基于ADAMS的全自动圆压平模切机的研究

摘要

本课题是根据国内中小型印刷企业印后加工需求，受咸阳某包装企业委托，对现有圆压平半自动模切机进行全自动化的设计及研究。课题以提高模切加工生产效率、操作简单方便、加工过程安全可靠为目的，结合现代CAE技术对圆压平模切机进行了整体设计，并对高速模切环境下的工作台系统进行了多体动力学分析。
　　 长期以来，我国印刷业使用的各种印刷、印后、印前加工机械的设计方法多采用静态设计为主，根据同类产品的相关资料和经验公式方法进行计算和设计，没有有效的动态仿真设计新方法。本课题在印后加工机械研制过程中引入虚拟样机技术，采用ADAMS软件实现模切机主要运动机构在各种工况下随载荷变化的运行状态及随时间变化过程的仿真模拟，得到仿真输出参数和结果，以此来准确推断实际运行的各种数据，对印后机械进行动态分析和计算有一定参考价值，也为重要的金属结构部分的强度提供一定的分析依据。从而为将来印刷及包装行业进行计算机平台下虚拟设计的研发奠定基础，为模切机的创新设计和优化设计提供先进的技术支持，对于加快机械研制周期、降低研制成本，也具有重要的意义。
　　 根据圆压平模切机自动化的需求特点，确定了系统的总体方案，包括自动供料设计、自动模切部分设计及其为了实现模切滚筒及工作台线速度一致的传动部分设计；确定了模切工作台的运动特点，并对实现该运动的交流变频调速控制技术进行了可行性论证；针对圆压平模切高速模切的特点，有必要对模切工作台的运动特性进行分析，以排除产生极大动量与惯性力的情况。本课题主要利用Pro/E、ADAMS软件平台，建立了模切机工作台运行系统的三维数字化虚拟样机，并对其进行了较为系统的多体系统动力学仿真分析，实现了计算机对工作台系统按原定运行速度曲线工作时对机器的冲击力及随时间变化过程的仿真模拟；以ADAMS仿真结果为依据，利用ANSYS软件对机架进行有限元分析，对应力集中及易发生变形的部分结构进行改进或者设置加强装置。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2全自动圆压平模切机结构设计

2.1全自动圆压平模切机设计的主要依据参数

2.2自动供料系统的总体方案设计

2.2.1对自动供料部分的基本要求

2.2.2供料系统总体方案

2.2.3定位装置

2.2.4供料系统特点

2.3吸盘的选择

2.3.1吸盘基本形状

2.3.2吸盘材料选择

2.3.3吸盘直径确定

2.3.4吸盘型号确定

2.4滚筒的安装

2.5传动系统设计

2.5.1自动模切传动系统设计

2.5.2传动部分工作循环分析

2.5.3吸盘的安装及间距可调的实现

2.6关键件的设计及选择

3模切工作台运动特征分析及实现

3.1工作台运行曲线分析

3.1.1确定工作台行程

3.1.2梯形理想速度曲线的分析

3.1.3正弦理想速度曲线的分析

3.1.4工作台运动过程速度曲线求解

3.1.5两种曲线运动规律分析

3.2工作台运动控制

3.2.1 VVVF速度控制系统概述

3.2.2变频调速原理

3.2.3 VVVF速度控制方式

4基于ADAMS的工作台系统多体动力学分析

4.1虚拟样机技术

4.1.1机械系统动力学分析与仿真

4.1.2功能虚拟样机

4.1.3相关软件简介

4.2几何模型建立、装配及模型转换

4.3物理模型建立

4.3.1定义约束

4.3.2约束建立过程中的问题

4.4仿真结果分析

4.4.1工作台单循环运动分析

4.4.2工作台多循环运动分析

4.5分析结果总结

5关键部分有限元分析

5.1有限元软件ANSYS简介

5.2机架有限元分析

5.2.1机架载荷分析

5.2.2组焊机架的力学性能分析

5.2.3改进后机架力学性能分析

5.3间距调整机构的有限元分析

6产品的三维实体建模与装配仿真

6.1 Pro/E模型装配过程

6.2产品实体模型

6.3机构运动仿真

7总结

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录