基于数字孪生的新型四工位刀架设计

发布时间：2021-12-24 05:26

　　针对当前普通四工位刀架无法进行刀具状态监测的问题,运用数字孪生技术进行了新型四工位刀架的设计开发。综合运用西门子NX、TIA、PLCSIM Advanced、SIMATIC NET等软件开展了新型四工位刀架机械结构设计、电气控制系统设计及MCD-TIA机电联合仿真。以新型四工位刀架换刀动作过程为例,验证了基于MCD-TIA仿真的数字孪生设计方案的可行性。进行了新型刀架样机系统的搭建与测试,结果表明:新型刀架换刀速度优于900 ms/工位,振动及温度数据采集响应时间低于50 ms。数字孪生的设计方法实现了机电产品研制过程中机械、电气、控制等多学科的并行设计,提升了各学科间信息融合的效率,有利于产品性能的迭代优化。 

【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(10)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

新型四工位刀架设计流程图

新型四工位电动刀架由刀架本体、机夹车刀、信号采集盖和电动刀架监控系统组成。电动刀架监控系统由PLC、触摸屏、外围电路等组成。新型四工位电动刀架三维模型和内部结构如图2所示。刀架本体采用蜗轮蜗杆传动、离合销和离合盘导向、上刀体和下刀体的端面齿相互啮合定位锁紧的结构。在刀架本体中，轴顶端设置无线充电发射模块向信号采集盖中的传感器供电，实现了旋转部件的持续供电。中轴内部的通孔用于无线充电发射模块供电线及霍尔传感器信号线的走线。

对电动刀架控制箱进行三维布线有助于优化产品的设计，更好地进行成本预测，并能直观地向工人展示线缆布线的要求，具有重要的实际意义。图4为电气控制箱三维布线图。图4 电气控制箱三维布线图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发框架与关键技术[J]. 李浩,陶飞,王昊琪,宋文燕,张在房,樊蓓蓓,武春龙,李玉鹏,李琳利,文笑雨,张新生,罗国富.  计算机集成制造系统. 2019(06)
[2]基于数字孪生的复杂机械产品多学科协同设计建模技术[J]. 李琳利,李浩,顾复,丁宁,顾新建,罗国富.  计算机集成制造系统. 2019(06)
[3]数字孪生五维模型及十大领域应用[J]. 陶飞,刘蔚然,张萌,胡天亮,戚庆林,张贺,隋芳媛,王田,徐慧,黄祖广,马昕,张连超,程江峰,姚念奎,易旺民,朱恺真,张新生,孟凡军,金小辉,刘中兵,何立荣,程辉,周二专,李洋,吕倩,罗椅民.  计算机集成制造系统. 2019(01)
[4]基于NX的数控加工模块设计与开发[J]. 刘大亮,王志坚,刘焱,郭晗默,曹潜.  制造技术与机床. 2017(04)
[5]基于NX/PTS的产品变形设计研究[J]. 高飞,张鹏,倪骁骅,夏文胜,杨元.  组合机床与自动化加工技术. 2016(10)
[6]UG NX在机电产品概念设计中应用与研究[J]. 肖祖东,柳和生,李标,饶锡新.  组合机床与自动化加工技术. 2014(07)



本文编号：3549900