五轴联动数控木工机床的运动原理与结构特点

五轴联动数控木工机床是我国木工机械企业开发标志性产品,其意义远远大于实际市场需求的意义。本文在综述数控五轴加工中心的基础上,指出五维多轴联动的基本定义,介绍常见需要五轴联动数控木工机床加工的产品,分析其需要加工的原因,并总结出五轴联动数控木工机床的运动原理、典型结构与特点;指出五维多轴联动的技术难点,着重介绍编程软件PITAGORA的高动态特性和分别有前置处理和后置处理功能,为国产五维多轴联动数控木工加工中心研制成功提供参考。     

基于Solidworks对木工五轴联动加工中心设计及有限元分析

本文对木工五轴联动加工中心进行了整体设计,利用solidworks对整机进行了三维设计,基于Solidworks Simulation对关键零部件进行静力学分析,校核其刚度、强度,为实际生产及提升产品质量和推广应用提供技术支持。     

基于SolidCAM木工五轴联动加工中心后处理的开发与验证

本文研究了SolidCAM五轴联动加工中心后处理的开发流程,分析了我公司MDK8511×5T2型木工五轴联动加工中心的坐标系和运动特点,基于SolidCAM开发了符合MDK8511×5T2型木工五轴联动加工中心需求的后处理文件。以曲木餐椅背板为例进行实际加工,验证了经后处理生成NC程序的正确性。实践证明:加工出的曲木餐椅背板满足精度要求,验证了基于SolidCAM软件的后处理文件的正确性,体现了基于SolidCAM运用MDK8511×5T2型木工五轴联动加工中心进行加工的可行性,为使用其他控制系统五轴联动数控机床的后置处理提供参考,为实际生产应用提供指导。     

基于响应面法的地震仪调整平台结构优化

为便于实现地震仪调整平台的无人化安装及其水平度的调节，课题组采用响应面法对调整平台进行结构轻量化的设计。在对地震仪调整平台进行静力学分析以及结构参数化基础上，借助参数敏感度分析获得影响其质量、最大等效应力和最大位移形变的关键参数；利用二次多项式响应面法对调整平台进行相关响应面拟合；并采用MOGA遗传算法全局寻优；对优化前后的调整平台各指标进行对比分析。结果表明：优化后最大等效应力降低41%、薄弱方向的最大位移形变下降5.6%,同时质量降低了12.8%。该响应面优化设计不仅达到轻量化的效果，又提升了装置刚度和强度。     

MD-1200YJ码垛机器人腰部支架的多目标结构优化设计

建立了MD-1200YJ型码垛机器人腰部支架的有限元模型,通过模态分析与模态试验验证有限元模型的准确性,并基于5次非均匀有理B样条运动规律进行考虑动力学因素的静力学分析,分析结果表明该零件具有轻量化设计的潜力;确定以质量最小、最大位移最小、最大应力最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以第一、二阶固有频率不降低以及设计变量的边界条件为约束条件,利用Box-Behnken和RSM方法建立目标函数和约束函数的RSM模型,并验证了模型的准确性;利用NSGA-Ⅱ算法求得最优解,进而得到腰部支架的优化模型;通过对优化模型进行静力学分析、模态分析,并与初始模型进行对比,在保证前两阶固有频率不降低以及最大应力和位移均在允许范围内的情况下,质量减轻了8.2%,验证了该优化设计方法的有效性。     

IMA公司加工中心软件系统的三维视图

《木工机床》2008年第二期上介绍了德国IMA公司生产的BIMA P680型五轴加工中心，本期再介绍其相关的软件系统。供读者参改。     

过渡圆弧结构在火管锅炉中的应用

针对火管锅炉管板与壳体连接结构的设计过程中,常常依据设计者的经验设计而无法进行精确的结构优化。文章对给定的3种不同过渡圆弧半径的火管锅炉结构采用有限元分析方法进行热应力分析,得到连接管板与壳体的过渡圆弧应力集中部位,通过对比3种过渡圆弧半径的应力分布和位移状况,建议优化设计圆弧时R取值不宜过大,与此同时也要保证最大应力区的应力在许用的范围内,这对类似结构下的优化设计提供了有力的依据。     

智能木工钻铣加工中心的开发

从智能控制系统的优化设计、CAD/CAM应用软件的开发、主轴结构及工作模式的优化设计和整体结构的优化设计四个方面对传统木工钻铣中心进行了技术改造和智能化升级,提高了设备的加工精度和生产效率,形成了具有自主知识产权的智能木工钻铣加工中心。     

电脑刺绣机的横梁减振实验探讨

针对电脑刺绣机横梁振动直接影响电脑刺绣机的刺绣质量和断线率问题,从横梁减振分析出发,设计了横梁减振装置。通过改变横梁两端固定方式,增设直角弯梁后撑横梁,加装横梁橡胶减振器等方法,在不同速度工况下进行振动测试,以减小横梁振动的幅值。实验得出电脑刺绣机横梁减振实验装置的横梁水平和垂直弯曲振动的临界转速。结果表明,通过改变横梁两端的固定方式,增设直角弯梁后撑横梁和加装橡胶减振器均能有效地减小横梁水平和垂直弯曲振动位移幅值。     

基于有限元技术的锅炉水冷壁焊机关键部件研究

针对锅炉水冷壁焊机受力较大容易导致整机强度不够的问题,提出了锅炉水冷壁焊机机架的有限元分析方法。对危险横梁进行了详细的静态有限元数值分析,得到整体结构变形、等效应力云图和部分方向位移图。提出五种结构优化的方案,并进行了仿真分析,最终确定将横梁左右两侧改成封闭式结构这一最优方案。利用该方法设计制造锅炉水冷壁焊机样机,经实际生产运行满足企业要求。     

MD1200-YJ码垛机器人大臂的多目标轻量化设计

建立了MD-1200YJ型码垛机器人大臂的有限元模型,通过模态试验验证有限元模型的准确性;通过考虑动力学因素的静力学分析、约束模态分析、振动响应试验、频率响应分析,确定以质量最小、第一和二阶固有频率最大、最大位移最小、最大应力最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以设计变量的边界条件为约束条件,利用Box-Behnken和RSM方法建立目标函数的近似模型,并利用NSGA-Ⅱ算法求得最优解。结果表明,前两阶固有频率提高,结构刚度和振动稳定性提高,降低振动对零部件疲劳损害影响以及最大应力和位移均在允许范围内的情况下,质量减轻了11.3%,验证了该轻量化设计方法的有效性。     

电脑横机机头轻量化研究

针对电脑横机机头系统的设计直接影响编织织物质量的情况,对电脑横机机头系统进行优化设计研究。采用有限元分析法对机头各组成部分进行计算机模拟分析,得到机头系统中应力应变分布云图,并提出轻量化方案;运用结构动力学原理,对三角件结构、三角轨迹曲线及驱动方式等进行优化,提高了整体的稳定性和工作效率。通过上述措施,电脑横机机头的整体质量减轻11.4%,为开发高速高效新型电脑横机奠定了基础。     

数控加工中心主轴箱支撑架动态试验分析

介绍了一种利用激振-响应实验测定Author503型木工数控加工中心主轴箱支撑架各阶固有振动频率的方法,给出了模态分析和实验结果。同时,通过切削实验测定了常用工作状况下主轴箱支撑架原点的振幅。     

基于ANSYS的异型挠性管板强度分析及优化

为确保某异型挠性预热器管板强度的安全性,利用ANSYS分析软件对其进行强度分析。由分析结果可知,管板的设计满足各个工况的强度要求,温度载荷对管板的应力强度和应力分布影响显著。由于管板的初始设计过厚,导致设计偏于保守。利用ANSYS提供的APDL语言编程参数化技术,针对此过大安全裕度的问题,对该换热器进行结构优化分析。分析结果表明,在满足强度的要求的前提下,管板厚度得到有效降低,由此节约管板材料将近32%,优化效果十分明显,实现了轻量化和经济性的目标,对工程设计研究具有一定的指导意义。     

五轴数控加工中心电气控制原理的分析与研究

在我国国内制造业发展非常迅速,机床也向着更高的层次发展,加工范围也在不断扩大,加工精度也随之提升,对于机床电气控制系统方面的要求也变得非常严格、高标准,机床的种类和用途也变得多元化,五轴数控加工中心也开始涉及,避免了国外发达国家对我们的限制,而在五轴数控加工中心结构中,五轴联动系统、电动机与驱动系统以及主轴控制系统是重要的研究对象,是技术人员不断完善和提高的环节。     

五轴机床在粽角榫加工中的运用研究

中式家具的数控加工已经成为家具产业升级和发展的必然趋势,其中重要一环就是解决中式传统家具中榫卯结构的数字化生产。笔者以CB型双摆头五轴木工机床为例,提出并验证了五轴机床加工粽角榫的后置补偿通用算法。通过齐次坐标变换矩阵和正向运动学分析得到CB型双摆头五轴机床结构的形状创成函数,再通过逆向运动学得到CB型五轴数控机床偏置补偿的通用公式;通过UG软件创建的标准加工路径文件,结合补偿公式,得到了可被机床正确加工的NC代码;最后利用Vericut仿真软件和实际加工验证了该后处理偏置公式的正确性。本研究求得的函数可以实现软件生成的标准NC代码和实际带有安装误差的五轴机床NC代码数据之间的相互转换,有助于五轴机床在榫卯加工中的推广和普及。     

电脑横机机头轻量化研究

摘要:针对电脑横机机头系统的设计直接影响编织织物质量的情况,对电脑横机机头系统进行优化设计研究。采用有限元分析法对机头各组成部分进行计算机模拟分析,得到机头系统中应力应变分布云图,并提出轻量化方案;运用结构动力学原理,对三角件结构、三角轨迹曲线及驱动方式等进行优化,提高了整体的稳定性和工作效率。通过上述措施,电脑横机机头的整体质量减轻11.4%,为开发高速高效新型电脑横机奠定了基础。     

电脑刺绣机横梁弯曲振动分析

电脑刺绣机针杆机构和挑线机构是形成刺绣线迹的主要机构,这2个机构均固定在电脑刺绣机横梁之上,因此横梁振动情况对形成高质量的刺绣线迹是十分重要的。以2头电脑刺绣机横梁为研究对象,分上轴、下轴、上下轴、整机4种运转工况,实验测试了电脑刺绣机横梁垂直和水平弯曲振动,求出了横梁弯曲振动的固有频率,得出了横梁弯曲振动的位移、速度和加速度幅值,提出了改进电脑刺绣机横梁结构设计的具体途径,所得结论可用于电脑刺绣机横梁的改进设计。     

基于ANSYS Workbench单侧支撑卷筒纸传动轴仿真优化分析

支撑卷筒纸传动轴为给纸机构的关键部件,其设计是否合理影响到整个机器的使用性能。为了提升其结构合理性和经济效益,以单侧支撑卷筒纸传动轴为研究对象,针对其结构特点,首先应用Solid Works对其进行三维建模,再利用ANSYS Workbench平台建立有限元模型,确定其模型的材料特性、约束和载荷,对传动轴进行受力、强度、刚度静力学分析,对其进行了优化设计,确定传动轴需要进行轻量化设计,设计空心轴,采用空心轴代替实心轴,所设计的传动轴在满足强度和刚度的前提下,实现了质量优化88.53%。     

某型商用车空气悬架的气囊支架的受力分析

简述空气悬架的气囊支架在悬架系统中的作用,针对某型商用车空气悬架的气囊支架进行拓扑设计后,用有限元分析的方法,验证气囊支架的形变、应力特性及疲劳强度。此方法可对气囊支架的优化设计提供重要依据,同时也为产品轻量化设计提供了一种设计方法。