【摘 要】
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老虎腿是木制桌椅凳腿中的一种,老虎腿桌椅其靠背高、体积大,坐在上面可以把脚放在脚凳上,形状类似于虎凳,所以叫它“老虎椅”,老虎腿造型独特、结构美观,在沙发、立柜、梳妆台等高档家具广泛使用。老虎腿由多曲面组成,其形状复杂,加工难度大。目前国内外对老虎腿进行加工的设备多为通用机床通过变位机来实现老虎腿工件的加工,加工效率低、生产周期长、生产成本高,并且加工精度难以保障。针对以上问题,本文提出了一种老虎
【基金项目】
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黑龙江省应用技术研究与开发计划项目（GA19A402）； 中央高校基本科研业务费专项资金项目（2572019CP18）；
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老虎腿是木制桌椅凳腿中的一种,老虎腿桌椅其靠背高、体积大,坐在上面可以把脚放在脚凳上,形状类似于虎凳,所以叫它“老虎椅”,老虎腿造型独特、结构美观,在沙发、立柜、梳妆台等高档家具广泛使用。老虎腿由多曲面组成,其形状复杂,加工难度大。目前国内外对老虎腿进行加工的设备多为通用机床通过变位机来实现老虎腿工件的加工,加工效率低、生产周期长、生产成本高,并且加工精度难以保障。针对以上问题,本文提出了一种老虎腿专用加工中心的设计方案,依据老虎腿工件的加工工艺方案,设计老虎腿加工中心,通过对主机性能分析,找到加工中心薄弱环节对其进行优化改进,分析所设计加工中心的运动性能,对其进行加工仿真验证。根据老虎腿加工工艺,对老虎腿加工中心的整体方案进行设计,确定出老虎腿加工中心的主要技术参数,分别对加工中心中各个组成部分进行结构方案设计,建立老虎腿加工中心主机的有限元模型,对其进行静力学分析及动态特性分析,最终确定加工中心中的相对薄弱环节为Z轴转盘。针对老虎腿加工中心中存在薄弱环节,通过多步优化对结构薄弱部件Z轴转盘进行优化改进。通过拓扑优化完成对Z轴转盘外部轮廓的构建,并在Z轴转盘内部填充筋板以支撑强度;对拓扑优化后的Z轴转盘重新建模并进行尺寸优化,通过响应面的构建求解出尺寸变量的最优解;将优化前后的Z轴转盘进行性能对比分析,并将优化后的Z轴转盘带入到加工中心中,对优化后对整机性能进行分析。利用D-H修正标记法建立了老虎腿加工机床的运动学模型,依据运动学正解和运动学反解求得到老虎腿加工中心各个运动轴的函数解析式,将解析式以及定义区间带入到Matlab中求得末端刀具的运动空间;对加工刀具相对于工件的位姿变化进行研究,求解得到老虎腿加工机床各个运动轴的运动函数,以矩形老虎腿工件外弧面加工为例,进行了老虎腿铣削加工的运动学特性分析。对加工中心的加工性能进行验证,利用UG的NX加工模块完成对老虎腿毛坯的粗精加工,生成相应的加工刀路,经后处理生成NC数控程序文件,将其导入到VERICUT中,同时依据前文运动学分析,在VERICUT中建立老虎腿加工中心的运动学模型,创建刀库、设置机床参数,进行仿真加工验证。
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