石材异型制品复合加工技术与设备研究

摘要

随着石材加工业的发展，复合加工技术运用已经成为提高加工效率的一个重要措施。国外多功能复合加工中心价格昂贵，难以推广，国内多功能复合加工中心的研发至今仍是空白，因此开发、推广适合国情的有自主知识产权的多功能复合加工中心，已成为我国石材业提高质量、增强竞争力的关键。石材异型制品复合加工技术在具体设备上已经有所体现，但是缺乏一个体系化的理论体系，而且对复合加工设备尚无进行系统研究。随着人们对石材异型制品要求的提高，对设备的力学性能提出了更加严格的要求，使设备具有良好的动静态特性已经成为整个研发过程中的一个重点和难点。 通过对石材异型制品加工工艺系统研究，把复合加工技术理论分为工艺复合、运动功能复合以及加工工具复合三大类，建立了复合加工设备的加工运动学图谱，为石材异型制品高效复合加工中心的研发奠定了理论基础。通过分析多种同类复合加工中心的原理、功能、结构，在充分考虑了目前市场上石材异型制品的特点、加工工艺以及用户对设备的需求下，最终提出了一种集铣、磨、钻、抛光、锯加工工艺于一身的高效复合加工中心方案。运用模块化设计技术对设备方案进行了规划，运用SolidWorks三维软件初步建立了三维模型。 对高效复合加工中心功能部件的动态特性研究中的模态分析理论进行了数学建模研究，掌握了其基本数学原理，测试研究了国外类似设备的模态特性，掌握了其动态性能方面的一些关键技术。充分运用了CAD/CAE集成技术，在SolidWorks软件中为高效复合加工中心各功能部件建立了多个结构方案的简化CAD模型，输出到ANSYS软件中进行了动静态性能仿真计算，对结果进行了分析对比，选出了重量合理和动静态性能参数比较满意的设计方案。为了能给功能部件的性能修改和优化提供有效参考依据，减小各部件力学性能修改的盲目性，对各部件进行了动静态性能灵敏度分析，找出了对高效复合加工中心功能部件的动静态影响最大的关键部位。基于研究成果，对各功能部件的设计方案进行了完善，最后得到了较为满意的高效复合加工中心整机结构设计方案，与企业合作进行了制造。 高效复合加工中心成功研发标志着我国从此打破石材加工中心只能靠进口的局面，同时高效复合加工中心的整个设计研发过程对其它设备研发也具有很好的参考价值。 山东省自然科学基金资助项目(Z2007F07)、山东省科技发展计划资助项目(2007GG10004008)。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究目的和意义

1.2复合加工技术研究发展现状

1.3机械结构动态特性研究发展综述

1.3.1机械结构动态性能分析研究发展现状

1.3.2机械结构动力修改研究发展现状

1.4论文的研究内容及章节结构

第2章石材异型制品复合加工技术研究

2.1石材异型制品加工方法

2.1.1石材异型制品主要分类

2.1.2制品型面的成形原理与技术

2.1.3异型面加工运动学与工艺分析

2.2石材异型制品复合加工技术

2.3复合加工设备加工运动学分析

2.3.1设备坐标系定义

2.3.2设备加工运动学图谱研究

2.4本章小结

第3章石材异型制品高效复合加工中心方案设计

3.1研发要求与目标

3.2总体方案设计

3.2.1设备模块划分原则

3.2.2总体方案模块划分

3.2.3进给传动系统设计

3.2.4机械结构设计

3.3设备功能与技术特点

3.4本章小结

第4章高效复合加工中心结构动态性能理论与试验研究

4.1研究目的与方法

4.2有限元法理论建模研究

4.3试验法及关键技术研究

4.3.1试验方法与目的

4.3.2复合加工设备模态试验研究

4.3.3试验研究结论

4.4本章小结

第5章高效复合加工中心结构设计

5.1横梁设计目标与方法

5.2横梁结构方案设计

5.3横梁结构方案力学性能研究

5.3.1静态特性研究

5.3.2动态特性研究

5.3.3灵敏度研究

5.4高效复合加工中心总体设计

5.5本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

读硕士学位期间发表的论文及获奖情况