基于Workbench的真空吸盘优化设计

发布时间：2020-10-27 08:35

【摘要】：在工业生产制造过程中,为了提高工件的搬运效率和降低工件的搬运成本,需要大量使用自动化生产线。在自动化生产线中真空吸盘具有非常广泛的应用。目前的真空吸盘具有吸附能力和适应能力差等一系列问题,为了解决这些问题,研发了一款新的真空吸盘,不仅可以吸附表面粗糙比较大的工件,而且还可以起吊重量比较大的工件。通过使用Workbench软件对它的结构进行静力学分析和优化设计,并通过拉伸实验测试它的吸附性能。
【图文】：

在工件的生产制造过程中,经常需要将它从一个工位搬运到另一个工位,在搬运工件过程中主要有起升、平移和下落等过程。由于在不同的工作状态下,工件与真空吸盘的接触状态不同的,因此它所受到的工作载荷也不相同。通过分析真空吸盘的工作过程,总结出真空吸盘在工作过程中有如下3种工作状态:①真空吸盘在水平位置,拉力的运动为竖直方向;②真空吸盘在水平位置,拉力的运动为水平方向;③真空吸盘在竖直位置,拉力的运动为竖直方向。它们的具体受力分析如下。当真空吸盘处于水平位置时,所受的工作拉力为竖直方向,如图2(a)所示。

当真空吸盘处于水平位置时,所受的工作拉力为竖直方向,如图2(a)所示。这种状态在工件的提升和下落过程中非常常见,主要用于真空吸盘向上搬运重物和向下放置重物,此时真空吸盘所受到的载荷大小为:

根据真空吸盘的工作过程和结构特点,对它的结构进行静力学分析[4]。通过将Solid Works软件中的真空吸盘三维结构模型导入到Workbench中,并对其进行单元类型选择、网格划分等[5-6],得到如图3所示的有限元模型。根据真空吸盘的受力分析可知,在不同的工作状况下,真空吸盘所受的载荷大小不同,通常真空吸盘的有限元分析是计算它在最大工作载荷下的应力应变情况[7]。根据真空吸盘的载荷计算公式[8]可知,在真空吸盘处于垂直位置,工作拉力为垂直方向时所受到的载荷最大。因此,在真空吸盘的静力学分析过程中,都是以该工况下的受力为它的工作载荷。在真空吸盘有限元分析过程中,在它的结构上施加一定载荷大小的作用力,得到它的总变形图和等效应力云图如图4所示。
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