数控往复式实木裁板锯设计与运动仿真研究

摘要

本文设计了一台数控往复式实木裁板锯，并对该机床的总体设计、传动系统、进给机构、整机运动仿真等进行了分析研究，并对关键部件进行了静态和模态分析。通过对数控往复式实木裁板锯的设计及综合分析，得出了以下结论:
　　(1)根据设计任务的要求，设计了可以对锯材进行数控加工的往复式实木裁板锯，对机床锯切工作过程进行了分析，研究其运动构成，并对数控往复式实木裁板锯关键零部件进行了理论验证，最终确定了机床的设计方案。
　　(2)对数控往复式实木裁板锯的主机机架进行了静态分析，分析结果显示，主机机架结构强度比较好。通过对主锯轴的模态分析可以得知，数控往复式实木裁板锯的主锯轴固有频率较大，在工作时不会产生共振。
　　(3)对数控往复式实木裁板锯进行三维建模，并对其进行运动仿真检验各个机构的运动干涉情况，验证了结构设计的可行性。样机制造完成后，对样机进行试车，试车结果基本符合理论研究的结果。
　　本文为实现实木的加工提供了一定的研究依据与设计思路，并完成了样机的制造和试车，但尚有一些不足之处有待于进一步的深化与完善，主要表现在以下几个方面:
　　(1)在机床整体及零部件的性能分析方面:本文只对机床的主要零部件进行了分析，且鉴于三维模型与制造出的实际机器毕竟有差别，因此在分析结论上难免有误差。
　　(2)在对生产出机床进行试车的过程中，发现切削系统进给速度慢，需要更换较大功率的伺服电机;钣金件过多，拆卸不方便;更换锯片的空间太小，影响更换锯片。

目录

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外裁板锯相关研究现状

1．2．1 国外裁板锯发展现状

1．2．2 国内裁板锯发展现状

1．3 研究目的与意义

1．4 市场需求和经济效益预测

1．5 研究方法及主要内容

1．5．1 研究方法

1．5．2 主要内容

2 数控往复式实木裁板锯总体设计

2．1 数控往复式实木裁板锯的总体设计方案的制定

2．2 锯切加工部分的构思

2．3 数控往复式实木裁板锯总体结构的确定

2．3．1 切削系统

2．3．2 压紧机构

2．3．3 安全防护

2．4 数控往复式实木裁板锯的运动构成方案

2．5 本章小结

3 数控往复式实木裁板锯主运动系统和进给系统的设计

3．1 数控往复式实木裁板锯主运动系统设计

3．1．1 数控往复式裁板锯主锯结构设计

3．1．2 数控往复式裁板锯主锯结构设计参数的说明

3．2 数控往复式实木裁板锯锯切力和锯切功率的计算

3．2．1 锯切力的计算

3．2．2 锯切功率的计算

3．3 数控往复式实木裁板锯进给系统的设计

3．3．1 进给系统传动机构的设计计算

3．3．2 伺服电机的选择

3．4 本章小结

4 数控往复式实木裁板锯主机结构有限元分析

4．1 ANSYS Workbench简介

4．2 静力学分析基础

4．3 主机结构静力学分析

4．3．1 主机结构静力学分析基本思路

4．3．2 主机机架模型建立及网格划分

4．3．3 载荷及边界条件的添加

4．3．4 模型求解及后处理

4．4 主锯轴动力学分析

4．4．1 模态分析

4．4．2 主锯轴模态分析计算

4．4．3 结果及分析

4．5 本章小结

5 数控往复式实木裁板锯运动仿真分析与样机试车

5．1 产品数字化设计过程

5．2 三维建模与仿真分析

5．2．1 运动仿真模型的建立

5．2．2 设置运动环境

5．2．3 获取分析结果

5．3 样机试车

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

声明