灯笼骨架快速成型机的设计与分析

摘要

随着人民物质生活水平的提高以及东西方文化艺术的渗透融合，中华民族传统民俗艺术的代表-大红灯笼的市场需求与日俱增，灯笼骨架作为大红灯笼的重要组成部分，能够保证灯笼的美观且不容易损坏，但其目前的加工成型方式仍处于半手工状态，使得灯笼的制作存在生产效率低、成本高等问题，因此亟需一套全自动化的灯笼骨架成型设备来代替半手工的作业方式，以减轻劳动力，缩短产品的制造周期，从而提高生产效率，降低生产成本。
　　本文综述了线材弯曲成型方法以及国内外线材自动成型机的发展现状，结合灯笼骨架结构特点，确定了灯笼骨架的成型方式及工艺流程，在分析了线材弯曲变形过程后，对成型过程中的回弹现象进行了分析，推导出凸模弯曲角和弯曲半径的计算公式，通过对回弹角和回弹半径的计算得到了各个成型处弯曲凸模的弯曲角和弯曲半径，对线材的展开长度公式进行了阐述，以上工作为后续成型模块的尺寸设计和结构设计奠定了理论基础。
　　结合压弯式成型方法，对成型机设备的总体方案和工作原理进行了设计分析，在结构设计过程中，采用模块化的思想，将整机划分为调直模块、送丝模块、剪切模块、成型模块、焊接模块以及其他辅助性模块等，这些模块相辅相成，并利用工程应用软件 Inventor对各个模块进行详细三维结构设计，结合三维模型，对部分模块的功能和运动原理进行了阐述。
　　利用ANSYS13.0软件中的Workbench功能分析模块对动模具组进行了静力学分析，确定了模具的材料。为了保证送丝机构可以准确的将钢丝送进成型模块，对送丝位置的准确性进行了分析，对于不同直径的钢丝，其起始伸出长度的值随着直径的增大应适当的减小。采用里兹法，计算得到了气缸杆的振型和固有频率，对送丝准确性的动态影响因素进行了初步分析，为后续的尺寸优化奠定基础。
　　为了获得较高的送丝准确度，对气缸杆和初始送丝长度进行了优化，最后对灯笼骨架成型机进行了功能测试，验证了本文设计的灯笼骨架快速成型机可以实现灯笼骨架的快速全机械化式成型，送丝模块、成型模块、焊接模块等功能模块均运行稳定可靠。

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第1章 绪论

1.1课题来源及选题的背景和意义

1.2线材成型研究现状

1.3本文的主要研究内容

第2章 灯笼骨架成型机理及弯曲模设计

2.1成型的工艺流程

2.2弯曲变形过程及回弹机理的研究

2.3凸模工作尺寸的确定

2.4线材尺寸的展开

2.5本章小结

第3章 灯笼骨架快速成型机结构设计

3.1工作原理简介

3.2模块的划分

3.3关键部分设计

3.4本章小结

第4章 灯笼骨架关键部件的性能分析

4.1有限元基本理论

4.2动模具组静力学分析

4.3送丝准确性分析

4.4本章小结

第5章 灯笼骨架成型机结构优化及整机功能测试

5.1优化数学模型及灵敏度分析

5.2灯笼骨架成型机功能测试

5.3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