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连杆裂解槽三轴数控激光切割机设计与仿真
【摘要】：
20世纪90年代逐步发展起来的连杆裂解工艺,与传统加工工艺相比,具有无可比拟的优势。采用裂解工艺加工连杆,不仅满足了连杆高精度的要求,而且实现了生产的高效率、低成本和自动化,故该工艺极具市场竞争力。连杆裂解槽加工工序是连杆裂解加工的关键工序之一,其加工质量直接影响着后续工序的加工。因此,对连杆裂解槽加工设备提出了很高的要求。
连杆裂解槽加工工艺的技术关键在于激光头摆动机构的设计,吉林大学辊锻研究所已经研制开发了连杆裂解槽数控激光切割机。但是在实际应用中发现采用液压驱动的激光头摆动机构,使得裂解槽在切割过程中存在加工精度不高的问题。为了提高裂解槽加工质量,本文在原有机床基础上提出改进方案,并对其机械系统结构进行了设计计算,利用虚拟样机技术对改进后的激光切割机床进行了运动学仿真。
【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TG485【目录】：
第一章 绪论8-18
1.1 课题背景8
1.2 选题依据和意义8-9
1.3 连杆裂解技术简介及国内外应用现状9-15
1.3.1 连杆裂解加工原理9-10
1.3.2 连杆裂解关键工序10-11
1.3.3 裂解加工材料11-12
1.3.4 连杆裂解槽的设计与加工12-14
1.3.5 国内外研究与应用现状14-15
1.4 机械系统的虚拟样机技术15-17
1.5 论文主要研究内容17-18
第二章 激光切割机改进方案分析及总体设计18-27
2.1 连杆结构及裂解工艺流程18
2.2 连杆裂解槽数控激光切割机床改进方案分析18-20
2.3 数控激光切割机床总体设计20-26
2.3.1 激光切割系统设计20-22
2.3.2 机械系统机构总体设计22-23
2.3.3 激光切割机床数控系统设计23-26
2.4 本章小结26-27
第三章 机械系统设计27-47
3.1 主传动系统设计27-38
3.1.1 滚珠丝杠副螺母副的选型28-34
3.1.2 交流伺服电机的选择34-36
3.1.3 直线滚动导轨的选型36-38
3.2 激光摆头机构的设计38-39
3.3 数控工作台及气缸的设计39-43
3.3.1 数控工作台的选型39-40
3.3.2 气缸的选型40-43
3.4 机架设计43-46
3.4.1 机架设计要求43-44
3.4.2 机架结构设计44-46
3.4.3 机架设计简图46
3.5 本章小结46-47
第四章 连杆裂解槽激光切割机床的三维建模47-53
4.1 UG软件在激光切割机床建模中的应用47-49
4.1.1 UG软件介绍47
4.1.2 建模过程中用到的主要功能模块介绍47-49
4.2 激光切割机床模型的建立49-52
4.2.1 激光切割机床的组成49
4.2.2 激光切割机床零部件建模过程49-50
4.2.3 激光切割机床的虚拟装配50-52
4.3 本章小结52-53
第五章 激光切割机虚拟样机的建立及运动学仿真53-64
5.1 ADAMS软件的介绍53
5.2 ADAMS与UG图形文件转换格式的选取53-54
5.3 ADAMS中虚拟样机的建立54-59
5.3.1 定义连杆54
5.3.2 添加约束54-55
5.3.3 添加驱动55-57
5.3.4 UG中激光切割机装配模型的导出57
5.3.5 ADAMS中模型的导入57-58
5.3.6 ADAMS中模型的修改58-59
5.3.7 虚拟样机的检验59
5.4 激光切割机模型的仿真分析及后处理59-63
5.4.1 运动仿真60-62
5.4.2 仿真结果分析62-63
5.5 本章小结63-64
第六章 结论与展望64-66
参考文献66-70
ABSTRACT73-76
导师及作者简介77
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主要用于碳钢、硅钢、不锈钢、铝合金、钛合金、镀锌板、酸洗板、镀铝锌板、铜等多种金属材料的快速切割；可优质切割0.5~18mm碳钢板，0.5~10mm不锈钢板，22mm以下模切板，还可切割PVC、密度板、亚克力、ABS、木材等多种非金属材料。龙门式主要特点◆采用最为先进的第三代悬挂式龙门飞行光路技术，中间驱动，精度高。◆高刚性的机床底座，能够保障长时间和高功率的切割。◆精密齿轮、齿条中间传动，速度快。◆机床侧向开放，人机接近性好。◆采用高性能铝镁合金铸铝悬挂梁，重量轻，具有高的加速度。◆采用U轴光路补偿技术，确保了加工区域光束直径的恒定。◆采用了集中润滑装置，通过系统控制自动对传动部件进行自动润滑，从而确保了传动部件的精度及使用寿命主要技术指标序号性能指标参数1加工幅面（长×宽）3000mm×1500mm（）2X轴行程3050mm3Y轴行程1550mm（2050）4Z轴行程150mm5ｘ、ｙ轴定位精度≤±0.05mm6ｘ、ｙ轴重复定位精度≤±0.01mm7X、Y轴最大定位速度48 m/min(SDH1530D)8切缝宽度≤0.2mm （板厚5mm）9切口粗糙度 （钢板）≤6.3um （板厚5mm）10切割工件加工精度±0.05mm/1000mm（钢板）11切割板材厚度范围0.5—16mm（钢板），30mm以下木板，8mm以下不锈钢。12最小设定单位0.001 mm13整套机床占地面积
mm14机床重量7000Kg15数控系统：德国进口PA-800016工作台最大载重：800kg17总装机容量：53KVA18相数：319电源额定电压：380V20频率： 50Hz21总电源防护等级：IP54 售后服务
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