数控节能顺纹削片机的设计与仿真

【摘要】：随着人造板和造纸企业的不断发展和技术的更新,木材加工厂对于木片的质量要求是越来越高。在木材加工工业中,工艺木片的质量往往决定着人造板和造纸工业的产品质量和市场竞争力,而现有加工设备对工艺木片的加工都或多或少存在着一定的问题。同时加工工艺木片时消耗功率较大也一直是制约本行业发展的一个障碍。所以设计并制造出一种既能提高木片质量又能节约能量的削片机成为木材机械领域的一个重要研究课题。本文针对国内外木材削片机和木材刨花设备加工中存在的人为因素比较多,加工出来的木片质量不稳定等缺点,提出了一种新型数控节能顺纹削片机的设计方案。 通过对加工木材的尺寸和工艺要求的分析,确定了数控节能顺纹削片机的组成和布局,这其中包括切削加工机构、自动进料机构和自动出料机构的设计。同时在研究机床的加工顺序的基础上,对机床的部件系统结构进行了详细的设计分析,并对机床的加工过程进行了研究。 针对此机床的加工特点,分析研究了机床加工出微米厚薄木片所需的技术参数,确定了影响微米厚薄木片质量的因素,并且提出了避免加工中出现问题的方法以及出现问题的解决办法。 通过Pro/E软件建立了数控节能顺纹削片机刀盘机构和齿轮轴的虚拟三维模型,同时为研究机床的静态和动态性能,借助ANSYS有限元分析软件对其进行了静态和动态分析。通过静态研究,得出齿轮轴和刀盘主轴的应力应变云图和安全系数云图,考察了机床的强度与刚度；动态研究主要进行模态分析和谐响应分析,其中模态分析得到刀盘主轴部件前六阶固有频率和振型,谐响应分析得到关键零部件在切削力的作用下应力图,同时还研究了机床的振动稳定性及局部动态响应,分析了机床的主轴刀盘的加工强度。 通过大量的实验对加工出来的微米厚薄木片进行了分析,研究了加工出来的木片质量和工艺性能,对机床加工过程中出现的问题和设计时候的弊端进行了修改。 本文的设计和研究,为微米厚薄木片的加工提供了一种新的技术,提升了我国木工机械的数控化程度,同时也为木材削片机的发展奠定了基础。 【关键词】：微米厚薄木片 顺纹削片机 木片工艺 节能 建模 有限元
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TS642
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 微米厚薄木片加工方法简介10-11
• 1.2.1 微米厚薄木片的实验室加工11
• 1.2.2 数控节能顺纹削片机的加工方法11
• 1.3 数控微米厚薄木片加工的优点11-12
• 1.4 传统木片加工存在的问题12
• 1.5 微米厚薄木片的发展前景12-13
• 1.6 我国木片加工设备的研究现状13-14
• 1.7 微米厚薄木片研究的背景和意义14-15
• 1.8 市场需求和经济效益预测15
• 1.9 论文研究目的15-16
• 1.10 主要研究内容16-17
• 2 数控节能顺纹削片机的总体设计研究17-26
• 2.1 木片的加工技术17
• 2.2 木片加工设备的要求17-18
• 2.3 数控节能顺纹削片机的总体布局18-19
• 2.3.1 总体布局的基本要求18
• 2.3.2 影响总体布局的基本因素18
• 2.3.3 运动方式的确定18-19
• 2.3.4 总体布局方案19
• 2.4 主运动系统和进给系统的方案确定19-20
• 2.5 数控节能顺纹削片机控制电路设计20
• 2.6 数控节能顺纹削片机机械系统设计20-25
• 2.6.1 数控节能顺纹削片机主要规格及技术参数22
• 2.6.2 数控节能顺纹削片机操作方法22-24
• 2.6.3 光电行程开关24
• 2.6.4 数控节能顺纹削片机的电气动作顺序24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 3 数控节能顺纹削片机主运动系统和进给系统设计26-37
• 3.1 数控节能顺纹削片机主运动系统设计26-28
• 3.1.1 数控节能顺纹削片机机械传动系统的组成26-27
• 3.1.2 削片机的削片运动过程27-28
• 3.1.3 改进削片机的结构控制削片噪声28
• 3.2 木片削片力和功率计算28-30
• 3.2.1 削片力的计算28-30
• 3.2.2 削片功率的计算公式30
• 3.3 数控节能顺纹削片机进给系统设计30-36
• 3.3.1 进给系统传动链的组成31-32
• 3.3.2 传动零件设计参数32-34
• 3.3.3 数控系统的确定34-36
• 3.3.4 数控系统的控制36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 削片机加工实验与微米厚薄木片的工艺分析37-46
• 4.1 微米厚薄木片顺纹切削原理37
• 4.2 微米厚薄木片的实验室加工37-39
• 4.2.1 微米厚薄木片形状与要求38-39
• 4.3 微米厚薄木片的主要技术参数39-40
• 4.4 微米厚薄木片削片加工存在的主要问题40-41
• 4.4.1 漏切现象40-41
• 4.4.2 削片进给中存在的主要问题41
• 4.5 微米厚薄木片削片工艺分析41-42
• 4.6 微米厚薄木片误差补偿42
• 4.7 微米厚薄木片的厚度不均现象42-43
• 4.8 微米厚薄木片削片精度的分析43-44
• 4.8.1 微米厚薄木片削片形状的评定44
• 4.8.2 微米厚薄木片削片精度的影响因素44
• 4.9 本章小结44-46
• 5 数控节能顺纹削片机仿真分析46-55
• 5.1 基本仿真方法46
• 5.2 削片机仿真分析的基础46-49
• 5.2.1 仿真程序分析47-49
• 5.3 数控节能顺纹削片机仿真研究49-54
• 5.3.1 削片机齿轮轴的仿真分析49-52
• 5.3.2 削片机主轴刀盘的仿真52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-59
• 附录59-60
• 攻读学位期间发表的学术论文60-61
• 致谢61-62

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