加工中心托盤自動交換裝置液壓系統(tǒng)動態(tài)特性分析與優(yōu)化設計.pdf

1、托盤自動交換裝置(Tray Automatic Exchange Device)是加工中心的主要功能部件，其功能主要是實現待加工工件與已加工工件之間的自動交換，可以在加工的同時裝夾零件，實現加工時間與輔助時間的重合。托盤自動交換裝置是集機、電、液、計算機技術高度一體化的關鍵功能部件，借助它可以將加工中心集成到柔性制造單元(FMC)或柔性制造系統(tǒng)(FMS)。隨著工業(yè)技術的不斷進步和發(fā)展，加工中心的發(fā)展趨勢是高效率、高精度、高自動化、高柔性

2、和高可靠性，同樣的，對托盤自動交換裝置的靜動態(tài)穩(wěn)定性、可靠性、精確性及高效性提出了越來越高的要求。托盤自動交換裝置由機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成，結構非常復雜，為了提高其性能，除了運用傳統(tǒng)的分析技術外，運用計算機仿真技術對液壓系統(tǒng)動態(tài)特性進行分析也具有重要意義，計算機仿真技術不僅可以預測系統(tǒng)性能，減少設計時間，還可以對所涉及的系統(tǒng)進行整體分析和評估，從而達到優(yōu)化系統(tǒng)性能、縮短設計周期和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。論文的主要工作如下：

3、>　　在第二章中，首先，基于幾種不同的交換裝置驅動機構的介紹，重點對液壓驅動交換裝置的結構和工作原理進行了分析和研究；定義了托盤自動交換裝置故障樹分析與液壓系統(tǒng)動態(tài)特性分析以及優(yōu)化設計三者之間的關系，同時運用故障樹分析(FTA)方法對托盤自動交換裝置潛在故障進行了定性分析，并提出了改進措施。
　　在第三章，介紹了液壓系統(tǒng)建模仿真軟件AMESim的基本特性和主體軟件AMESim的使用方法，根據托盤自動交換裝置力（力矩）平衡方程、動力

4、學方程和信號控制原理建立了液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置的等效模型、液壓缸緩沖等效模型和液壓系統(tǒng)控制信號等效模型，同時運用該軟件建立了托盤自動交換裝置旋轉和升降液壓系統(tǒng)的仿真模型；分析了不同工件質量對液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置動態(tài)特性的影響，分析了節(jié)流口直徑對托盤自動交換裝置液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置動態(tài)特性的影響，包括液壓缸緩沖節(jié)流口直徑和回路單向節(jié)流閥開口直徑對液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置動態(tài)特性的影響。對造成交換架振動和來回晃動以及噪聲等故障的主要原因進行了定量分析，包括液壓

5、沖擊的本質、原因以及液壓沖擊最大值的計算，并提出了預防和減小液壓沖擊的措施。
　　在第四章，研制和開發(fā)了托盤自動交換裝置試驗平臺，制定了托盤交換裝置動態(tài)特性試驗方案和步驟，對仿真模型和參數設置的正確性進行了驗證，同時驗證了可以通過調節(jié)液壓缸緩沖節(jié)流口直徑大小來改善交換架交換動作的平穩(wěn)性，提高交換架動態(tài)品質；接著，針對托盤自動交換裝置液壓系統(tǒng)存在的缺陷和不足，作者進行了優(yōu)化設計，提出了采用三位四通電液伺服閥進行閉環(huán)控制，建立了改進后

6、的液壓系統(tǒng)仿真模型，并對系統(tǒng)動態(tài)跟蹤誤差和穩(wěn)態(tài)誤差進行了仿真分析，證明了該液壓系統(tǒng)能夠滿足托盤自動交換裝置交換平穩(wěn)、準確、可靠等性能要求。
　　在運用故障樹分析法對托盤自動交換裝置故障進行定性分析的基礎上，采用仿真分析和試驗研究相結合的技術手段，對托盤自動交換裝置主要故障進行了定量分析，得出了一些重要的性能曲線，對了解托盤自動交換裝置的交換速度、動作時間及液壓系統(tǒng)壓力和流量變化等參數以及液壓系統(tǒng)各個液壓元件間相互影響等起到重要的作