摘要：随着建筑装饰业和石材加工业的发展,各种石材异型及工艺制品的需求日益增大。石材异型制品加工装备向着高速高效化、智能化、单机功能复合化的方向发展。完成了异型石材多功能复合加工中心方案设计,首次实现了石材车削加工功能部件和石材雕铣加工功能部件在同一个垂直滑鞍下的复合。进行了异型石材加工中心运动功能分析。通过横梁、床身等主要支撑部件特性分析,优化了结构设计。应用COSMOSMotion对加工中心进行了运动仿真研究,使用运动轨迹跟踪方法,对主轴刀具头的输出位移、速度和加速度进行了数据跟踪,验证了其数学模型的正确性。研究表明,所设计加工中心能够满足设计及功能要求。

摘要：目的设计一种可重构的数控加工中心,以满足石材加工企业多元化的需求,使其达到"一机多用",并能快速、经济地响应订单的变化,达到全生命周期的可重构.方法在已有研究成果"异型石材车铣加工中心(HTM502000)"的基础上,应用创成式设计理论,结合异型石材制品根据加工工艺的分类,通过分析机床的运动轴需求,进行异型石材可重构制造系统的结构设计,并借助Solidworks simulation对整机进行了双组态下的动力学分析.结果加工中心通过横梁的两次转位,可实现立、卧双组态加工,满足异型石材制品的多样化加工需求.满足加工中心全生命周期的可重构加工.结论对整机进行双组态动力学分析表明,加工中心在两种组态下均具有良好的动力学特性.横梁的中间与立柱的上端刚度较差,可以通过适当加强厚度或改变中间结构来提高结构刚度.

摘要：高速高效化、智能化和单机功能复合化是石材异型制品加工装备的主要发展方向。论文根据石材加工工艺特性,创新性设计了异型石材八轴双五联动锯铣复合数控加工中心;并对整机进行了动态性能分析和数控加工验证。研究表明:锯切加工功能部件和雕铣加工功能部件在数控加工中心同一个水平滑鞍下的复合非常成功;异型石材锯铣复合八轴双五联动数控加工中心具有良好的动态特性;加工中心能够实现立式与卧式五轴联动数控加工,加工精度优于行业标准。研究结果对推动我国石材机械向高端化和高精度化方向发展具有开创性意义。

摘要：提出了一种基于TRIZ理论与类比源分析的结构设计创新方法。在对TRIZ发明问题解决理论和类比设计(analogy-based design,ABD)分析的基础上,提出运用TRIZ理论的发明原理提取发明过程中的标准目标和技术矛盾,建立类比源相似度关联矩阵,解析发明问题的求解原理,实现产品设计创新的过程模型。运用此法创新的单驱动可分度锯切部件,实现单伺服控制下的连续切削与高精密分度功能,并通过了实际工程验证,获得中国专利金奖,验证了所提设计过程模型的有效性。

摘要：目的分析异型石材锯铣复合加工中心的工况,提出一种焊接式横梁的结构设计与优化方法,以提高关键部件横梁的动、静态特性.方法将横梁焊接工作过程中的各肋板作为独立单元,建立数学模型,设置边界条件,应用连续体ICM拓扑优化方法,对横梁肋板结构优化和肋板的分布进行设计规划.结果应用ICM法改进设计的异型石材锯铣加工中心横梁,在保证加工精度要求的前提下,其整体质量可以降低24.18%,生产成本较低约6.91%.结论该ICM拓扑优化方法有效地降低了优化求解规模和约束数目,计算效率得到提高,打破了传统经验设计的单一化,为今后的制造业结构轻量化设计提供了一种新思路.

摘要：目的使异型石材车铣加工中心(HTM50200)立柱和导轨满足设计精度要求,提高横梁部件的直线运动精度.方法立柱装配调试分为粗调整和精调整.通过XL-80激光干涉仪对立柱导轨安装面及导轨进行直线度检测,用两端点法对其直线度进行分析.结果立柱的水平度满足0.02 mm/1 000 mm水平度误差要求;立柱等高度满足不超过0.05 mm/1 000 mm等高度误差要求;立柱导轨安装面直线度和导轨直线度都满足GB/T16462-1996要求(全长5 000mm直线度误差不得超过0.05 mm的要求);装配后立柱前后端跨距为4 717.051 mm和4717.065 mm,满足4 717±0.2 mm的设计精度要求,即立柱平行度达到要求.结论利用激光干涉法来调试立柱及导轨的精度是一种可行性的方法,使其满足了立柱装配精度的设计要求,为实现异型石材车铣加工中心设计功能及加工精度打下坚实基础.

摘要：目的研究双轴同步控制系统动态模型和误差补偿算法,降低双轴同步误差,提高机床加工精度,延长机床零部件使用寿命.方法利用i_d=0的PMSM矢量控制方法对电流环进行设计并应用工程设计法依次设计出速度环和位置环.在分析双轴控制系统模型的基础上,提出了在偏差耦合控制方式下,采用模糊PID控制算法对偏差进行补偿调节的控制方案,并与常规PID算法进行比较.在Matlab/Simulink环境下建立了双轴控制系统的数学模型,并对两种算法分别进行仿真.以异型石材车铣复合加工中心(HTM50200)作为实验平台进行实验,测量进给轴在两种控制方式下的单轴跟踪误差和双轴同步误差.结果实验结果表明,相比常规PID,在模糊PID算法控制下X_1,X_2轴的单轴定位精度分别提高了87%和80%,双轴同步误差由0.01 mm降为0.003 4 mm,笔者提供的控制方案有较好的控制效果.结论与采用常规PID算法相比,采用模糊PID控制算法的偏差耦合系统具有更好的同步控制精度,鲁棒性更强.

摘要：用拓扑优化方法设计一种适用于异型石材车铣加工中心的横梁筋肋结构。对拓扑优化中的材料密度法(SIMP)作了深入分析,讨论惩罚因子对拓扑结构的影响,推导出设计变量(密度)的前后迭代公式。将该数学思想通过MATLAB实现,并应用于车铣加工中心横梁部件的纵、横截面的筋肋分布,根据截面形状建立横梁的三维模型。将以此模型为依据制造的实物应用于HTM50200异型石材车铣加工中心,其有限元分析与模态实验表明该横梁动态特性良好,说明该优化设计方法的有效性和可靠性,为结构优化提供一种新思路。

摘要：石材制品的加工工艺、工序及种类与金属制品存在着本质的差别,这使得使用传统的机床设计方法无法很好的完成异型石材加工装备的设计。本文通过使用机床运动功能创成法,在建立石材典型制品及刀具数学模型的基础上,通过方程求解得出了异型石材车削、雕铣加工的运动轴需求。并以此为基础,进行了一种车铣复合的异型石材数控加工中心设计与模块化配置,所制备异型石材车铣加工中心(HTM50200)获第九届中国(沈阳)国际装备制造业博览会机床类制品金奖。

摘要：目的通过对某异型石材数控加工中心雕铣用陶瓷球轴承电主轴的动态特性的研究,验证电主轴结构设计的合理性。方法直接在ANSYS中建立陶瓷球轴承-主轴系统三维有限元模型,采用Subspace模态提取法对其进行模态分析,计算主轴前6阶固有频率、振型和临界转速,并利用DZ-2振动测量仪对该主轴进行振动响应试验。结果,无论是ANSYS的模态分析法得出的固有频率还是振动响应试验得出的极限频率,主轴的最高工作转速都低于其一阶临界转速,能有效避开共振区。结论对比振动响应试验结果与ANSYS仿真结果,该有限元分析模型的建立过程所做的简化处理是正确的,主轴的结构设计也是合理的。