經濟型自動換刀裝置的設計、分析及控制研究.pdf

1、隨著社會進步和科學技術的發(fā)展,工業(yè)生產的操作方式也發(fā)生著革命性的變化,從手工作坊式的勞動,逐步變成了自動化、智能化的生產方式。目前,在機械加工中,大多數(shù)企業(yè)還采用人工換刀的方式,傳統(tǒng)的人工換刀不僅效率低,而且精度也不高。為了適應加工制造的需要,近年來,自動換刀裝置的作用就顯得越來越重要。本課題來源于鎮(zhèn)江市工業(yè)科技支撐項目,該項目是根據江蘇齊航數(shù)控有限責任公司的異形螺桿數(shù)控銑床的參數(shù)來設計自動換刀裝置?；诖?本文對一種新的經濟型自動換刀

2、裝置進行了設計、分析及控制研究。
　　 首先,分析了國內外自動換刀裝置的研究現(xiàn)狀,針對現(xiàn)有主要機型結構設計上存在的不足,以及成本較高的問題,對自動換刀裝置進行了市場調研,分析了換刀機械手動作的具體特點,提出了一種新的經濟型自動換刀裝置的結構,通過研究和探討得到了本課題的總體設計方案。對于機械手臂的設計,本文獨創(chuàng)性的運用直線運動來實現(xiàn)裝、卸刀的動作,保證了在裝、卸刀時的對中性,能精確完成數(shù)控機床的裝、卸刀的工作,且運動過程比較簡單

3、,具有較高的可靠性,同時提高了裝、卸刀的效率。在此基礎上,利用CAD／CAE技術對自動換刀裝置各個部件進行了設計、計算與分析,最終建立了自動換刀裝置的虛擬樣機模型。
　　 其次,對自動換刀裝置的關鍵部件進行了簡化,應用Hypermesh分析軟件對機械手手爪和底座有限元模型進行了模型的前處理,在ANSYS中進行了模型的后處理,得到機械手手爪和底座在剛度與強度狀況下的應力圖和變形圖。分析了機械手手爪和底座的應力和變形狀況,獲得該類機

4、械手手爪和底座易受疲勞和強度易受破壞的薄弱環(huán)節(jié),找出了機械手手爪的應力集中部位,最后對機械手手爪進行剛度分析和強度分析,并對手爪進行了拓撲優(yōu)化分析。本文所用的設計方法和有限元分析過程能應用于其它機構的相關研究,為其積累了一定的可借鑒的經驗。
　　 再次,通過對自動換刀裝置的工作要求和性能要求的研究,設計了自動換刀裝置的控制系統(tǒng)平臺。控制部分是整個自動換刀裝置的關鍵和核心,它在結構和功能上的劃分和實現(xiàn),直接關系到整個系統(tǒng)的可靠性、