多模式台式砂轮切割机的设计

发布时间：2017-04-23 19:13

  本文关键词：多模式台式砂轮切割机的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：砂轮切割机广泛应用于机械、冶金、汽车、航天、科研教育等众多领域,是不可缺少的机械加工设备。随着材料科学的不断发展,对砂轮切割机的切割能力和切割质量都提出了新的要求,这就需要不断开发新的切割设备满足新型材料的加工需求。传统砂轮切割机在切割新型材料时切割质量并不理想,易出现切口不平整、切割路线偏斜,工件表面组织变化等问题。因此急需设计一台高效率、高精度、高自动化的砂轮切割机,可减少工件后续加工难度,提高切割精度、降低生产成本。满足多种形状工件的批量和单件高质量切割加工。机械系统设计主要是切割机构、传动机构、夹具、空间布局、冷却机构的设计计算,采用UG三维建模软件对各零部件实体建模,并按与实体1：1比例装配构建虚拟样机。UG软件建模使零部件设计精确度增加、位置准确度变高、研发周期缩短。通过多次优化使内部空间布局合理,大大增加加工空间。设计装夹圆柱形、矩形、薄片形、多边形等形状工件的夹具,装夹紧固稳定性增加。控制系统硬件以PLC作为运动控制核心,单片机作为显示和输入的人机交换模块,二者通过串行接口通信。控制系统软件设计中编写了PLC与单片机通信程序,确定传输中单片机的优先地位。针对加工工件类型不同设计了五种切割模式,最大的发挥了切割机的工作潜力。用户通过人机交换模块将加工参数和选择的切割模式传送给PLC,PLC及时响应控制一台变频器、三台步进电机驱动器和开关元件执行切割,使砂轮片、工作台、摆动机构协调工作完成切割任务。工作期间电磁传感器、报警装置和单片机看门狗电路等对运行的切割进行实时监控,确保工作的安全稳定性。切割机切割的执行部件是砂轮片,砂轮片损耗量对切割质量有直接影响。在切割过程中由于人为操作不当和加工参数选择不当会产生砂轮片的爆裂现象。采用UG软件建立砂轮片有限元模型导入ANSYS软件进行分析,对砂轮片有限元模型施加不同工况载荷,观察砂轮片在不同工况条件下应力与形变分布,进行对比分析可以确定各个加工因素对砂轮片损耗的影响程度,为加工参数选择和提高砂轮使用寿命提供参考,同时对砂轮片及其主轴进行模态分析,以免发生共振造成的破坏。
【关键词】：砂轮切割机 机械系统 控制系统 有限元分析
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG48
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 选题背景9-10
• 1.2 砂轮切割机的研究现状10-12
• 1.2.1 砂轮切割机国内研究现状10-11
• 1.2.2 砂轮切割机国外研究现状11-12
• 1.2.3 面临的技术问题12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 2 台式砂轮切割机设计的影响参数分析及方案确定13-20
• 2.1 台式砂轮切割机的设计参数13-17
• 2.1.1 影响台式砂轮切割机尺寸参数设计的因素13-15
• 2.1.2 影响台式砂轮切割机运动参数设计的因素15
• 2.1.3 影响台式砂轮切割机动力参数设计的因素15-16
• 2.1.4 影响台式砂轮切割机砂轮片选择的因素16-17
• 2.2 切割机总体方案的确定17-18
• 2.3 切割机总体方案的设计18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 台式砂轮切割机机械系统设计20-35
• 3.1 主传动结构设计22-26
• 3.1.1 带传动的设计22-24
• 3.1.2 齿轮传动的设计24-26
• 3.2 进给机构的设计26-27
• 3.3 摆动机构的设计27-29
• 3.4 冷却系统的设计29-30
• 3.5 夹具设计30-32
• 3.6 整机运动校验32-34
• 3.7 本章小结34-35
• 4 台式砂轮切割机控制系统设计35-50
• 4.1 控制系统总体设计35-36
• 4.2 切割机控制系统硬件设计36-42
• 4.2.1 PLC选型37-38
• 4.2.2 变频器选型与主轴电机外接电路38-39
• 4.2.3 步进电机选型与进给系统外接电路39-40
• 4.2.4 人机交换控制器设计40-42
• 4.3 切割机控制系统软件设计42-49
• 4.3.1 切割机控制主程序设计42-47
• 4.3.2 单片机程序设计47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 砂轮片切割过程中静力分析与模态分析50-63
• 5.1 砂轮片受力过程理论分析50-51
• 5.2 切割机砂轮片有限元模型建立与静力分析51-58
• 5.2.1 砂轮片有限元模型建立52-53
• 5.2.2 砂轮片的静力分析53-58
• 5.3 切割机主轴及砂轮片的模态分析58-62
• 5.3.1 砂轮片主轴模态分析58-60
• 5.3.2 砂轮片模态分析60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读学位期间发表的学术论文68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

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本文编号：322898