眼镜自动化打磨抛光设备结构设计与仿真研究

摘要

目前在劳动密集型的眼镜生产行业，对眼镜架打磨、抛光等表面处理工序仍需要人工来完成。在生产过程中，存在着产品生产效率低、质量一致性差、返工比例高以及企业用工成本高、工厂环境差和不利于劳动者身体健康等诸多问题。国内外已有应用于其他行业的打磨抛光工业机器人设备，而用于眼镜架打磨抛光的工业机器人还未见有报道。因此，研发眼镜打磨抛光自动化设备将有助于促进眼镜制造产业的转型升级，提高眼镜生产企业的市场竞争力。
　　论文针对塑料眼镜架种类款式繁多之特点，分别设计了四轴联动和五轴联动的自动化打磨抛光设备。其中，四轴联动自动化设备可批量打磨形状曲面相对简单的镜框和镜腿表面，五轴联动自动化设备用来解决复杂曲面的镜框打磨抛光问题。限于篇幅，论文主要介绍了五轴联动自动化打磨抛光设备的详细设计。首先，论文建立了五轴联动自动化设备的运动学模型，在此基础上推导出相应的打磨路径仿真算法，这些算法为后续该设备的控制系统实现后置处理功能、设计打磨抛光仿真程序以及集成到控制系统中检验实际打磨抛光过程的可靠性等方面提供了一定的理论基础。为了提高打磨抛光的智能化和精密化，论文提出了打磨力的智能控制策略及其相关实现技术。随后，对设备各主要模块进行了动静态特性分析。其中，针对薄弱的关键性部件，如横梁、轴连接肋板等进行改进设计，通过对比分析改进前后的仿真结果数据，有效地提高了设备的动静态特性，避免了共振现象的发生；对打磨主轴箱模块进行了模态分析，结合龙门平台模块的各阶固有频率综合确定了打磨头的合理转速范围；通过分别对龙门运动平台模块和工作台模块在不同工况时的动态特性进行仿真分析，研究了设备主要模块在不同工况时其固有频率的变化规律。通过模拟实际工况得到的仿真实验数据，为后续研究设备在实际工作时其动态特性的变化情况提供了一定的依据。
　　论文针对该自动化设备开展的系统性研究设计工作，对提高眼镜制造行业的自动化程度具有重要意义，它为相关自动化产品的设计制造提供了有益的借鉴。

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第一章 绪论

1 .1论文课题来源及研究背景和意义

1 .2国内外研究现状

1 .3论文研究的主要内容

第二章 眼镜自动打磨抛光设备的方案设计与研究

2 .1眼镜自动打磨抛光设备的技术指标

2 .2四轴联动自动化打磨抛光设备

2 .3五轴联动自动化打磨抛光设备设计

2 .4打磨抛光力的智能控制技术

2 .5本章小结

第三章 五轴联动打磨抛光设备的结构设计与分析

3 .1 A轴传动模块设计

3 .2 X/Y/Z轴传动模块设计

3 .3 C轴传动模块设计

3 .4本章小结

第四章 五轴联动打磨抛光设备的动静态特性分析

4 .1有限元静力学分析理论基础

4 .2自动化抛磨设备的有限元模型的建立

4 .3自动化抛磨设备的静力分析结果

4 .4自动化抛磨设备的动态特性分析

4 .5本章小结

第五章 五轴联动打磨抛光设备的结构改进分析

5 .1结构改进设计的相关方法分析

5 .2 X/Y/Z三轴龙门平台模块的结构改进

5 .3底部工作台模块的结构改进

5 .4打磨主轴及主轴箱模块动态特性分析

5 .5 改进后整机结构的动静态特性分析

5 .6本章小结

第六章 总结与展望

6 .1总结

6 .2展望

参考文献

致谢

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