双齿盘驱动打结器支架的数控加工及主轴孔耐磨性分析

发布时间：2020-04-12 05:34

【摘要】：支架作为双齿盘驱动打结器的关键零件,空间结构复杂,支架上设有五个重要轴孔,用来连接打结器其余零件。五个轴孔不仅处于空间异面且有着严格的空间角度位置关系,普通的数控加工无法保证其加工精度。本文对双齿盘驱动打结器支架的精密制造技术进行了研究,制定了支架的五轴数控加工工艺,设计了专用夹具,并利用UG对支架的加工过程进行了数控编程及仿真。利用手持式三维扫描仪对支架铸造精度与数控加工质量进行了检验分析,研究了不同空间坐标系下的轴孔中心坐标变化规律,并提出了由支架铸造误差引起的支架主要轴孔加工位置偏离理想位置的调整方法。根据Archard磨损模型推导出支架主轴孔的磨损模型,对主轴孔进行磨损仿真计算,以监测主轴孔的磨损状态和预测磨损寿命。(1)支架的五轴数控加工方法及数控加工仿真分析支架的结构特点,根据支架的加工内容和技术要求,制定支架五轴数控加工工艺路线,包括选择数控机床,划分加工工序,选择加工刀具,确定切削参数,以及专用夹具设计。应用UG CAM模块,对支架加工过程进行数控编程,并通过设置虚拟的五轴立式加工中心,对支架的数控加工过程进行了三维动态仿真,动态的显示机床、工件及刀具的运动,对各个运动部件之间进行干涉检查,完成对支架的五轴数控加工仿真。(2)支架的铸造精度和加工精度检验及加工误差分析利用手持式三维激光扫描仪配合Geomgic Qualify检测软件,对加工完成的双齿盘D型打结器支架进行轮廓扫描,模型重构,与原设计模型装配对比进行误差分析。检验结果:支架毛坯铸造误差主要集中于打结嘴外轮廓处及主轴孔外轮廓处,误差不超过1mm;支架各个轴孔的加工精度既满足了孔径的尺寸要求又满足了轴孔的空间角度要求。研究了不同空间坐标系下的轴孔中心坐标变化规律,并提出了由支架铸造误差引起的支架主要轴孔加工位置偏离理想位置的调整方法。(3)支架主轴孔耐磨性分析根据Achard磨损模型推导出了支架主轴孔的磨损模型。利用ANSYS对支架主轴孔与驱动轴的简化模型进行了接触应力计算。根据推导出的主轴孔的磨损模型,以驱动轴转动一圈过程中每30度的间隔为离散点,仿真计算出了各离散点的磨损量及磨损量最大离散点处多次磨损后的磨损量,仿真结果表明:以40CrMo材料参数作为仿真参数,支架主轴孔的耐磨性可以达到打结器6万次使用寿命要求。(4)支架加工质量的验证试验将双齿盘打结器与德国打结器同时安装在沃得方草捆打捆机上,进行田间对比实验,打捆1200次,成结率100%。由于天气原因,潮湿的秸秆难以收集,将沃得方草捆打捆机移入室内进行场地试验,打捆1800次,成结率100%。利用打结器性能检测与可靠性试验台对支架加工质量进行打结验证试验,12000次打结试验结果表明:打结器支架的加工质量能够保证打结器传动平稳,各机构之间能按照时序顺利完成耦合动作,没有发生运动干涉。且测得打结器工作12000次后主轴孔的实际磨损量与仿真计算得到的磨损量基本一致。
【图文】：

打捆机,草捆

叶片损失并提高了打捆密度。如今国外打捆机市场主要由小型方草捆打捆机，大型方草捆打捆机和圆捆机组成小方捆打捆机主要适合在农场、草场等地作业。相比较小方捆打捆机而言，大方捆打捆机其打捆量更大，作业效率更高，适合于大地块的农场、草场。国外主要的生产厂商有克拉斯，纽荷兰，爱科，科罗尼，约翰迪尔，久保田等公司。(1) 小型方草捆打捆机小方草打捆机结构相对简单，主要由捡拾装置，输送喂入装置，活塞和压捆室，打结装置组成[11]。作业时，打捆机在拖拉机的牵引下，田间的干草或秸秆通过打捆机上的捡拾装置捡拾，再由输送喂入装置送至压缩室入口，然后经过长度控制装置，，密度调整装置调节输出，最后由打结装置完成打结动作，形成方形草捆。小方草捆打捆机的捡拾宽度为 1.5 m 至 2.0 m，草捆包型 36×46 cm，40×46 cm。市场上比较常见的国外进口小方草捆打捆机有：美国纽荷兰 BC5070 打捆机和约翰迪尔打捆机，如图 1所示。

打捆机,草捆

双齿盘驱动打结器支架的数控加工及主轴孔耐磨性分析大方草捆打捆机草捆截面尺寸达到 1.2×0.7 米以上，捡拾宽度为 2.0 米以上，每捆量大约 0.3—0.5 吨，草捆密度至少 200 kg/m3，国外典型的大方草捆打捆机有：爱科赛福格森 MF2270 系列大型打捆机和美国的纽荷兰 BB9070 打捆机，如图 1.2 所示
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S225

【参考文献】