基于激光催裂的应力断料机的虚拟设计

【摘要】下料质量的优劣直接影响着生产效率和产品质量。与传统下料方法相比,基于裂纹技术的应力断料法具有高效、节能等优点,而目前应用裂纹技术断料的设备专一性比较强,无法同时适用于脆性材料和塑性材料的下料。基于此,本文以金属材料疲劳断裂理论、应力断料理论和激光切割及催裂理论为理论基础,设计一种基于激光催裂的应力断料机,使其同时满足脆性材料和塑性材料的下料。主要工作内容及获得的研究结论如下：(1)基于裂纹技术、应力断料法、激光切割及催裂理论,分析目前现有的应力断料设备的缺点,并论证激光切割、催裂在应力断料机上应用的可行性,在此基础上探讨出基于激光催裂的应力断料机的工作原理。(2)设计基于激光催裂的应力断料机的主要零部件,同时对激光器进行分析选择。然后对应力断料机的预荷机构、切槽机构和夹紧机构等主要零部件进行虚拟三维建模和装配,并对完成的虚拟模型进行干涉分析,修改和完善各个零部件的尺寸缺陷,从而得到一个基于激光催裂的应力断料机的完整虚拟模型。(3)对基于激光催裂的应力断料机的机构进行运动学和动力学仿真分析,通过对预荷机构和切槽机构在位移、速度、加速度和力等方面的分析,证明了所设计的应力断料机运动规律的合理性,以及激光切割、催裂应用到应力断料机的可行性。(4)分析应力断料机主轴系统的模态特性,验证其动态性能和抗振性能是否合理。找出主轴系统结构的动力学缺陷并进行具体的结构改进,达到了提高主轴抗振能力、改善机构动态性能的目的。同时获得主轴系统的固有振型各阶频率值,为断料机避免共振提供了依据。研究表明,所设计的基于激光催裂的应力断料结构的合理性在运动学与动力学方面得到了验证,其运动规律和抗震性能等动态特性满足设计要求。应用激光能够增强基于激光催裂的应力断料机的适用性,使之能够同时满足脆性材料和塑性材料的下料要求,这一设计理念具有很大的研究空间和研究价值。
【作者】尹其琦；
【导师】李有堂；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】应力断料；裂纹技术；激光催裂；虚拟开发技术；仿真分析；

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