针对高速三金片绣花机送片机构的结构特点,分析了送片机构的工作原理和工作过程,建立了送片机构的运动学数学模型,分析了送片机构的运动学特性,探究了金片规格和排列顺序对运动学特性的影响机理,验证了送片机构的运动学可行性,设计了送片机构结构参数。考虑机构振动,采用集中参数模型,建立了送片机构的弹性动力学模型,分析了系统的振动响应,得到了从动件实际位移偏离理论位移而产生的动态运动误差与周期比之间的特征关系,为高速三金片绣送片机构的设计与优化提供依据。

针对一款摇篮五轴数控机床的转台结构,分析其摇篮形式及布置方式、标定方法;借助UG NX12.0软件对简易叶轮进行建模与加工仿真,再到设置好的机床上进行实际加工,通过伺服参数调试软件优化机床伺服参数并进行多次加工,找出最佳方案,实现五轴的高质量加工,可为机床的加工调试提供参考。

以某企业的T-V855立式加工中心为研究对象,用虚拟介质法计算出机床结合面的动力学参数,建立整机有限元模型,进行模态分析,获得前6阶固有频率与振型。进行了T-V855立式加工中心实验模态测试,由实验结果与模型仿真结果对比可知,实验模态测试结果和整机有限元仿真的结果一致,最大误差为8.7%,验证了考虑机床结合面的整机有限元模型的合理性和正确性,同时对机床进行了谐响应分析,确定机床的关键部件为主轴箱与立柱,为后续机床二次设计提供了理论基础与方向。

为满足加工中心现代化设计中需要建立准确的有限元模型的问题,建立了一种基于代理模型的有限元模型修正方法。首先通过灵敏度分析,选取了对滑鞍响应影响最大的设计参数,减少了设计参数整体的数量,提高了修正效率;然后基于实验设计与加点准则,建立了自适应Kriging模型,将隐式的有限元计算转化为显式计算,减少了模型修正过程中大量的有限元模型调用;最后利用遗传算法搜索出目标函数的最小值。模型修正前滑鞍计算固有频率与实测固有频率间最大相对误差为19.37%,修正后降低为4.52%,可以作为以后优化设计的基础,有良好的工程价值。

为了使机床立柱的静动态性能得到提升,对机床立柱的筋板结构重新进行设计。将不同筋板结构的立柱模型进行有限元分析,分别得到各立柱的静动态性能参数,将得到的参数构建了3因素4水平的正交实验表,通过综合评价法将正交表中的16组参数进行数据融合,得到了最佳组合参数为"井"形筋板结构,筋板高度为20 mm,吊孔直径为140 mm的立柱。优化后的立柱在质量基本保持一致的情形下,立柱最大变形量减少了3.69%,最大应力减少了10.53%,一阶固有频率提升了2.22%,最大应力改善最为明显,降低了机床零部件的翘曲、变形风险。正交实验和综合评价法在立柱结构设计上的成功应用,为机床其他关键部件的优化设计提供了参考价值。

为分析五轴精雕机能否实现正确运动,使用机器人D-H法构建五轴精雕机的运动学模型。利用运动学模型求解运动学方程的正逆解,并采用蒙特卡洛法进行工作空间分析,验证运动学模型的正确性;基于ADAMS验证整机模型的正确性并建立运动学和动力学方程,以此进行运动学和动力学仿真分析。得到了机床设计极限时进给驱动力的大小,Z轴为7500 N左右,其余轴均为10000 N左右。为控制系统的设计、滚珠丝杠和电动机的选型提供参考。

为了研究机床在加工过程中热误差对机床加工精度的影响规律,考虑环境温度变化对数控机床Z轴丝杆热位移的影响时,构建了基于环境温度和实时数据(电流、速度、位置)的Z轴丝杆热误差模型,并通过采集实验数据来对模型进行参数标定,对标定后的模型进行图形绘制,最终将得到的实验数据与模型图形对比,验证了模型的准确性。

以某企业生产的T-500B高速钻铣加工中心为研究对象,利用有限元仿真软件对机床实际工况下丝杆进给系统的热特性进行模拟分析,寻找出进给系统与结构铸件间的整体热变形规律,同时还根据丝杆的热变形规律,分别通过考虑结构铸件变形与否这两种不同情况,建立起机床进给系统相应的热误差模型并进行模拟验证分析,最终得出了两种情况下丝杆在有效行程范围内的热误差曲线,提高了热误差模型的准确性,对机床热误差预测模型的构建具有一定的参考价值。

为了研究在数控机床加工过程中热误差对加工精度的影响,根据Z轴进给系统的实际组成结构,构建了数控机床Z轴进给系统的三维结构模型,在此基础上分析Z轴进给系统丝杆传动部分温度场和变形场的产生机理,提出一种考虑温度场及变形场对机床进给系统热误差产生影响的研究方法,并通过实验数据证明该方法构建的模型具有较高的准确性。

传统三金片绣花机送片装置采用五个步进电机进行驱动，其中三个用于独立驱动三种金片送片机构，一个用于调整送片位置，最后一个用于装置的升降。该装置使用电机数量过多，体积庞大，可靠性低，且编写控制程序较为繁琐。针对该问题，对该装置进行了创新设计，创造性的设计出一种可控离合机构，通过该机构实现了一个步进电机对三种金片送片机构的控制。然后，以切换时间为优化目标对该机构的杆长参数进行了优化。经过生产实践验证了该机构创新设计的可行性及有效性。