基于Workbench的纸盒生产设备主轴装置的分析及优化

发布时间：2019-07-11 13:07

【摘要】：目的以纸盒生产设备主轴装置为研究对象,研究纸盒生产过程中误差精度的控制方法。方法通过分析主轴装置在纸盒生产中的工艺要求和结构特点,提取主轴装置模型的主要参数作为设计变量,应用Workbench软件的响应曲面优化和拓扑结构优化这2个模块对主轴装置的静刚度和质量参数进行优化。结果将优化结果应用于生产实际中,不仅提高了该装置的静刚度,而且减轻了质量,也将纸盒生产误差精度控制在0.2 mm内。结论为纸盒生产设备主轴装置的设计和优化提供了一种新的方法。
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图片说明： ·164·包装工程2017年9月优化，使其在精度要求上和经济效益上达到最优。1主轴装置的结构及分析主轴装置在纸盒生产设备中应具有良好的装夹功能及运动功能，更重要的是要达到较高的定位精度。通过SolidWorks软件建立主轴装置的结构模型，各零部件相互间通过螺栓连接，见图1。主轴装置包括升降装夹部套、立板、加强筋、支撑臂这4部分，装夹功能和运动功能主要由升降装夹部套实现，高要求的定位精度主要靠主轴装置来保证。升降装夹部套可沿z轴方向上下运动，图1所示为升降装夹部套位于上下运动行程最低点时的状态。在实际生产要求中，纸盒的生产误差精度决定着成品纸盒的美观度以及工艺性效果，其设计数值应当严格控制在0.2mm以内，即将B点的误差精度要求为0.2mm作为关键设计参数。图1主轴装置的结构模型Fig.1Thestructuremodelofthemainshaftdevice主轴装置的误差精度受到多方面的影响，主要由主轴装置刚度、升降装夹部套的安装垂直度、各加工件的加工精度等因素决定，在此主要考虑和分析主轴装置对误差精度的影响。主轴装置中升降装夹部套受到z轴正方向的载荷力F（图1），此时可将升降装夹部套和立板视为一个整体，在只考虑y轴方向位移变化的前提下，支撑臂右端是固定不动的，图1的力学模型可简化为图2所示的悬臂梁结构。其特点是，主轴装置受力F后，支撑臂产生弯曲变形，升降装夹部套和立板构成的整体随支撑臂发生旋转，其沿y轴方向的位移主要由支撑臂的弯曲变形导致，由几何知识可得：sA/lA=sB/lB(1)式中：lA，lB分别是A点和B点在z轴方向上投影点坐标的数值；sA是A点在y轴方向的位移偏差；sB是B点在y轴方向的位移偏差。综上所述，，B点的误差精度为0.2mm是指sB的数值为0.2mm，但s
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本文编号：2513179