激光切割机是一种新型的板材加工设备,与其他切割机械相比,具有切割速度快、精度高、噪音小、无污染、加工适应性强等优点。目前激光切割机已广泛应用于汽车、机车车辆制造、航空航天、化工、电子等工业部门。尽管国内己有多家生产数控激光切割机的厂商,但是主要是以仿制进口机床为主,其加工精度和加工效率与国外先进机床相比差距较大。本文以HLTD-1530型数控激光切割机为研究对象,以减轻横梁质量,降低成本,提高激光切割机动态特性为目标,对激光切割机进行了改进设计研究。首先,对激光切割机的发展现状与未来发展趋势等进行阐述;其次,通过实验与仿真相结合的手段,对横梁梁体以及横梁系统进行动态性能研究;最后,以降低质量、提高激光切割机动态性能为目标对横梁进行改进。确定本文研究方法与思路后,进行了以下研究:1.在了解国内外关于激光切割机的发展及研究现状的基础上,首先,运用有限元仿真与测试相结合的方法对激光切割机横梁动态性能进行研究。通过ANSYS Workbench有限元分析软件建模,并结合实际工程测验对有限元分析结果进行比对,确定有限元模型的准确性后,采用有限元分析法对影响激光切割机运动精度和动力学性能的因素进行讨论,确定激光切割机薄弱环节,为改进做好准备。2.其次,对激光切割机横梁进行模态分析,通过对其固有频率和模态振型研究发现,Z轴部件和Y轴部件几乎在各阶模态中均出现不同程度的变形和扭曲,对激光切割机的加工精度、稳定性影响较大。因此能够准确识别出Z轴部件和Y轴部件有关振型的整机模态参数,对激光切割机的改进改进具有重要意义。3.最后,通过有限元软件与测试技术获得横梁在典型工况下的横梁变形、固有频率与振型的基础上,应用选型改进思想对激光切割机的横梁结构进行了改进设计,研究Z轴部件和Y轴部件各部分对激光切割机动态性能的影响,选取最优结果,最终达到减小激光切割机尺寸、降低制造费用的目的,确保产品加工质量,为亚威机床有限公司提供激光切割机改进合理依据与建议。
基本信息
| 题目 | HLTD-1530三维激光切割机结构分析及改进设计 |
| 文献类型 | 硕士论文 |
| 作者 | 曹雨 |
| 作者单位 | 扬州大学 |
| 导师 | 龚俊杰,王金荣 |
| 文献来源 | 扬州大学 |
| 发表年份 | 2021 |
| 学科分类 | 工程科技Ⅰ辑 |
| 专业分类 | 金属学及金属工艺 |
| 分类号 | TG485 |
| 关键词 | 三维激光切割机,动态试验,模态分析,结构改进 |
| 总页数： | 69 |
| 文件大小： | 7142k |
论文目录
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 激光切割机概述 |
| 1.2.1 激光切割机介绍 |
| 1.2.2 激光切割机国内外发展现状 |
| 1.3 国内外激光切割机横梁研究现状 |
| 1.4 课题主要内容 |
| 1.4.1 课题研究对象HLTD-1530三维激光切割机 |
| 1.4.2 课题主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 激光切割机有限元分析 |
| 2.1 有限元的介绍 |
| 2.2 激光切割机有限元分析 |
| 2.2.1 激光切割机模型的简化及网格划分 |
| 2.2.2 激光切割机模型的约束施加及接触的建立 |
| 2.3 激光切割机有限元模型分析计算及结果 |
| 2.4 不同工况分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 激光切割机系统动力学性能试验研究 |
| 3.1 Z轴部件动位移分析 |
| 3.1.1 试验目的与方案 |
| 3.1.2 测试过程 |
| 3.1.3 数据分析与比较 |
| 3.2 Y轴部件挠度误差分析 |
| 3.2.1 激光跟踪仪 |
| 3.2.2 测试数据 |
| 3.2.3 数据分析与比较 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 三维激光切割机模态分析 |
| 4.1 模态分析的意义 |
| 4.2 模态分析理论 |
| 4.3 三维激光切割机整体模态分析 |
| 4.3.1 工况一模态分析结果 |
| 4.3.2 工况二模态分析 |
| 4.3.3 模态结果分析 |
| 4.4 三维激光切割机Z轴部件模态分析 |
| 4.5 Y轴部件模态分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 三维激光切割机结构分析与改进 |
| 5.1 Z轴部件的结构改进 |
| 5.1.1 改进变量的确定及筛选 |
| 5.1.2 改进方案 |
| 5.2 Y轴部件的结构改进 |
| 5.2.1 改进变量的确定及筛选 |
| 5.2.2 改进方案 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士学位期间公开发表的学术论文 |
| 作者在攻读硕士学位期间承担的科研项目 |
参考文献
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HLTD-530三维激光切割机的结构分析及改进设计
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