基于虚拟样机技术木材加工中心刀库的设计与研究

摘要

研制具有自主知识产权的高端木材加工中心对于促进国内木工机械行业发展具有重要的意义。刀库是木材加工中心的关键功能部件，其性能直接影响到加工中心能否高效地进行锯切、镂铣、刨削、钻孔等复合加工。为了研发高性能的刀库同时克服传统设计方式效率低、周期长、成本高等不足，本文采用虚拟样机技术进行刀库的设计、分析和结构优化。本文主要工作和内容如下：
　　 通过对比国内外刀库设计方案的优劣并结合木材加工中心刀库的功能需求，提出了基于刀库与主轴配合完成换刀动作的技术方案，在Pro/E平台上完成了刀库机械系统的结构设计、三维建模及装配。
　　 使用ADAMS平台建立了槽轮分度机构的多体动力学仿真模型，分析了该机构的动态特性，验证了槽轮机构分度精确，运动平稳，能够保证刀库准确快速地完成选刀动作。
　　 利用ANSYS平台建立了刀盘和机座的有限元仿真模型，分析了二者的静力学仿真结果，验证了机座的刚度、强度符合设计要求，优化了刚度不够的刀盘结构；并分析了二者的模态响应，验证了二者符合固有频率值错开的要求，使刀库系统的抗振性满足设计需求。
　　 测试了基于虚拟样机技术研制成的刀库物理样机，各项性能指标均达到设计要求，验证了基于虚拟样机技术进行产品研发的实用价值。