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激光切割机作为一种高效切割设备,在工业领域内应用越来越广泛,随着激光切割机在切割市场中的占有率不断攀升,越来越多的新型产品不断出现并投入市场,国内外对于激光切割机的研究重点,多集中在激光器及机电控制系统方面,对于激光切割机结构的稳定性、可靠性的研究相对较少。本文的研究对象为3015M型光纤激光切割机,是山东镭鸣数控激光装备有限公司自主研发的一款板管一体式光纤激光切割机。本文通过使用有限元分析软件ANSYSWorkbench,对3015M型光纤激光切割机进行了动静态研究,并综合生产实际与理论分析,对部分结构进行了设计及优化。本文的研究工作主要为以下几个方面:(1)介绍3015M型光纤激光切割机主要技术参数,并依据此型设备运行速度的设计指标,选定适用的伺服电机;根据厂家提出的优化要求,分析了此型设备的五种工作状况;使用Solidworks建立此型设备的三维结构模型,并在保留结构特点的同时进行简化;将三维模型导入Workbench内,对各部件施加边界约束条件,并进行网格划分,建立其有限元模型。(2)使用Workbench内刚体运动分析模块,对3015M型光纤激光切割机进行运动仿真,分析结构的受力情况;对整机及Z轴组件、横梁组件进行静力分析,依据实际问题与分析结论,对横梁组件进行改进。(3)设计了一款铸造横梁;依据响应面优化法,以保证铸造横梁结构强度的前提下,减轻重量为目标,对铸造横梁进行了优化分析,选定了铸造横梁的设计参数,并对优化后铸造横梁进行了静力分析检验,选定了一款伺服电机。(4)对此型设备进行了动力学有限元分析,使用瞬态分析模块,建立Z轴组件的刚柔耦合模型,分析了两种工况下激光头的振动问题,对Z轴组件进行了改进设计,并将改进方案应用到实际生产中。本文研究成果对实际设计、生产提供了有效参考,部分改进方案已经实际应用,并取得了良好效果,具有一定的理论指导和生产应用的意义。