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數控加工中心換刀機械手動力學分析

來源:網絡|發布時間:2021-04-09|瀏覽次數:
數控加工中心換刀機械手動力學分析 摘要:將某型號數控加工中心換刀機械手結構進行簡化,分析換刀機械手的工作原理。應用UG軟件建立換刀機械手的三維模型,將模型導入ADAMS軟件中,并建立驅動、約束、接觸和彈簧,得到換刀機械手的虛擬樣機模型。通過仿真得到關于換刀機械手的各項參數。建立參數變量,對換刀機械手中彈簧的剛度系數進行參數化建模。應用ADAMS軟件中的DS(設計研究),對換刀機械手中彈簧的剛度系數進行優化和分析。

關鍵詞:換刀機械手;ADAMS;建模;剛度系數

隨著我國制造業的飛速發展,對制造技術的要求越來越高,更加關注制造過程中的安全和高效問題。基于此,安全、高效的五軸數控加工中心大量應用于各個行業中。五軸數控加工中心利用換刀機械手實現刀具的自動轉換,這種方法安全高效,所以對換刀機械手的研究就顯得尤為重要。以往對換刀機械手主要是通過建立真實的模型,然后對模型進行研究,得到其各項參數,進而對參數進行分析和優化,最后得出最終的模型。這種方法周期長、成本高。而運用虛擬樣機技術對換刀機械手進行仿真,可得到其工作過程中的各種參數,進而優化其結構,得到最優化的各項參數。本文以某型號數控加工機床中換刀機械手為研究對象,應用動力學仿真軟件ADAMS進行仿真,得到關于換刀機械手的各項仿真數據,并且分析不同剛度系數的彈簧對換刀機械手的影響。

1換刀機械手虛擬模型的建立

[1-3]ADAMS軟件建模能力較弱,對于一些復雜的特征,應用該軟件無法完成建模。ADAMS軟件與三維建模軟件UG有直接的接口,通過該接口可直接將UG軟件建立好的模型導入ADAMS軟件中,所以本文應用UG軟件對換刀機械手進行建模。建立好的模型如圖1所示。圖1換刀機械手三維模型圖1的三維模型中,卡刀軸與換刀臂之間存在一個彈簧,在工作過程中,換刀機械手中軸帶動換刀臂旋轉,在旋轉過程中,刀柄和卡刀軸接觸,卡刀軸受力,沿軸的方向運動。當刀柄完全被刀爪抓住時,卡刀軸受到彈簧的力彈起,固定住刀柄,然后刀柄隨軸轉動至另一側,從而實現換刀。通過ADAMS軟件Exchange模塊導入建立好的換刀機械手三維模型,然后在軸和大地之間建立旋轉副;在卡刀軸和換刀臂之間建立平移副;在沒有相對運動的零件之間建立固定副。在卡刀軸和刀具之間建立接觸,命名為CONTACT_KADAOZHOU_DAOJU;在卡刀軸和換刀臂之間建立彈簧,命名為SPRING_1。為了仿真方便,本文不考慮彈簧的阻尼系數,潔凈室www.hrjhgs.com,只考慮彈簧的剛度系數,初始設置的彈簧剛度系數為10N/mm。最后添加驅動,凈化工程www.schrjh.com,驅動方程為Function(time)=180.0d*time。建立好的仿真模型如圖2所示。

2換刀機械手仿真結果分析

根據建立好的驅動方程,設置ENDTIME=2s,Steps=50,運行仿真,得到卡刀軸位移隨時間的變化曲線和彈簧受力隨時間的變化曲線圖分別如圖3和圖4所示。通過ADAMS軟件中的Postprocessor模塊對曲線進行分析可知,刀柄和卡刀軸接觸前,卡刀軸的位移和彈簧的受力均不會發生變化;當時間T=1.8566s時,刀柄和卡刀軸開始接觸,卡刀軸的位移和彈簧受力開始發生變化;當時間T=1.9103s時,刀柄的位移和彈簧的受力達到最大,最大位移S=148.51-141.53=6.98(mm),彈簧最大受力F=71.63N;換刀機械手繼續運動,卡刀軸的位移和彈簧的受力開始變小。

3彈簧剛度系數參數化建模

[4]針對換刀機械手中不同剛度系數的彈簧進行分析,利用ADAMS軟件中的設計變量(DesignVari-able)對換刀機械手中的彈簧進行參數化建模,使得彈簧的剛度系數在0~20N/mm變動。設計變量的設置如圖5所示。

4DS設計研究結果分析

[5-6]對設計變量DV_spring_stiffness_coefficient進行設計研究,設置其目標等級(DefaultLevels)為5。通過仿真得到彈簧受力隨時間變化曲線如圖6所示。圖6中不同曲線代表不同彈簧剛度系數時的彈簧受力曲線。仿真得到的彈簧的最大受力隨彈簧剛度系數變化見表1。根據表1中數據可知,隨著彈簧剛度系數逐漸變大,潔凈室www.hrjhgs.com,彈簧的最大受力逐漸變大,與理論相符。根據設計研究的結果,可以在換刀機械手的設計期間,針對刀柄的質量、材質和卡刀軸的材質等各項因素,來選擇合適的彈簧。

5結語

通過簡化換刀機械手的結構,建立三維模型,導入ADAMS軟件中進行仿真,得到了其各項動力學參數,并通過對換刀機械手中的彈簧進行設計研究,對不同剛度系數的彈簧進行了分析。本文提供的方法,縮短了此類產品的研發周期和費用,為今后其他運用彈簧的機構中彈簧剛度系數的選擇提供了一定的參考。

參考文獻

[1]陳峰華.ADAMS2012虛擬樣機技術從入門到精通[M].北京:清華大學出版社,2013.

[2]MSC.Software.MSC.ADAMS/View高級培訓教程[M].邢俊文,陶永忠,譯.北京:清華大學出版社,2004.

[3]許森森.磨削加工中心自動換刀裝置的設計與研究[D].湘潭:湘潭大學,2014.

[4]董海洋.高速數控加工中心自動換刀裝置機械手優化及動態測試平臺檢測[D].北京:北京郵電大學,2013.

[5]楊歡,黃普英,王海瑞.基于ADAMS機械手的運動學仿真研究[J].煤礦機械,2013(4):58-59.

[6]甄文強,姬永強,石運國.折疊翼展開及鎖緊過程的運動學仿真分析[J].航天制造技術,2016(2):62-64.

作者:張毅 呂淼 劉鵬 張瑞凱 鄧文星 單位:長治清華機械廠 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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