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Pro/E 和Adams 的鉆銑加工中心光機三維建模、動態演示及運動學仿真

現代工業加工設備中鉆銑加工占很大比例，鉆銑加工中心是機械制造行業中應有較廣泛的金屬切削工藝之一，目前由于高速主軸技術、直線電機技術、高速控制技術以及刀具技術的發展和進步，以加工的高速化實現加工的高品質、高效率已成為鉆銑加工技術發展的重要特征。
線性導軌鉆銑加工中心光機是云南省先進裝備制造業具有技術比較優勢及特色的領域之一，傳統的研制模式主要采用“提出方案－二維設計－制造－組裝－物理樣機反復試驗－改進”往復循環的經驗設計方法，造成研制周期過長，研制成本過高，且樣機零部件之間經常出現裝配問題，尤其是靜態干涉及動態干涉問題，極大地降低了研制的正確性和可靠性。
1 整機的工作原理和結構、性能特點
總體布局采用類似立式加工中心的結構，具有 X、Y 坐標移動工作臺、Z 向主軸垂直進給移動、轉塔形刀庫、全封閉防護罩等。
底座采用大斜面設計，易于沖刷鐵屑，提高排屑效果，加快切削液回流速度。采用箱型滑座、人字型立柱，各個軸向電機座、軸承座與其所安裝到的大件采用一體化鑄造成型，從而大件的強度和剛性得到極大提高。
采用轉塔形刀庫，不需單獨電源，刀庫容量為 14 把刀；自動換刀裝置采用單主軸整體轉塔刀庫，裝有多根帶刀具的刀柄，換刀時各個刀柄順序裝夾在主軸上而達到換刀作用；主軸采用機械式打刀，主軸打刀裝置沒有打刀缸，直接運用固定在箱體上的打刀機構，當主軸箱過了加工最高點，進入刀庫換刀行程，打刀機構與刀庫支撐架上安裝的松刀碰塊接觸，松刀，進行換刀。這樣的結構簡單、可靠、換刀速度快。
主軸傳動系統采用交流主軸電動機驅動，從而極大地提高了主傳動的平穩性和抗振性；進給系統采用交流伺服電動機驅動。主軸轉速高變速范圍大，滾珠絲杠直接與電動機聯接。減少了傳動誤差和反向間隙，提高了傳動效率、精度和剛度；具有高速攻螺紋性能，主軸同轉與主軸進給（Z 軸）保持嚴格同步，也稱為同步攻螺紋。因此，可以取消攻螺紋的浮動環節，絲錐直接裝在夾頭內，可提高攻螺紋精度。高速剛性螺紋最高轉速達 3600～6000r/min，減少切削時間，并可快速反轉退出絲錐，因此也提高了攻螺紋的效率。整機具有占地面積小、換刀速度快、能夠實現一次裝夾完成銑削、鉆孔、攻絲，提高了鉆銑生產效率、降低了生產成本，具有操作簡單等優點。
2 基于 Pro/E 完成整機的三維建模、靜態干涉檢查
采用正向工程、自下向上的方法進行三維建模，即：首先使用草繪模塊，設繪出復雜特征和通用特征的截面圖，保存為 *.sec。其次使用零件模塊，設繪出零件模型，保存為 *.prt。第三，使用裝配模塊，均以“剛性”連接的方式逐級完成裝配，設繪出元件→部件→組件→整機裝配模型，保存為 *.asm。配合使用繪圖模塊，設繪出上述模型的工程視圖集，保存為 *.drw。在上述模塊內可完成特征及元件的創建及編輯、視圖管理、渲染、靜態干涉檢查、裝配爆炸、測量、關系式和簇表定義及使用等操作。

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結束語
目前進行了該款產品整機的三維建模、動態演示及各個進給運動機構的運動學仿真分析，根據仿真結果來驗證設計方案、消除靜態和動態的干涉。對物理樣機的研制和產品的投產均起到了理論指導和實踐驗證作用，在合作單位中推廣了先進的設計、分析一體化的理論和技術。今后將拓展來研究關鍵零部件直至整機的動力學特性，在 Adams 內進行柔性體建模、參數化建模、敏感性分析、優化分析、振動分析，甚至機、電、液一體化設計與分析等。

標簽：加工中心

分類：加工中心

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