数控等离子坡口切割机构的设计及仿真

• 作 者: 陆欲飞
• 发表日期: 2007年01期
• 关键词: 数控 坡口切割 回转机构 Pro/E仿真 动画演示

为提高生产效率和产品质量，钢板的热切割目前已经采用数控切割。对于有坡口的零件，发达国家已经采用在数控切割机上直接切割坡口的技术，其采用的主要功能部件是回转割炬。该技术能自动调整割炬角度，从而保证各种零件坡口尺寸的要求，达到切割坡口的目的。然而现有机构本身仍然有一些无法克服的问题：如机构庞大；需要特别的机构解决摆角时线缆的收放；防绞轴承工作环境恶劣，寿命短，失效的带来严重安全问题。 为了解决上述问题，本文设计了新型的坡口切割机构。首先建立了机构的数学模型，通过两个垂直轴的旋转合成割炬的以割嘴为固定点的定心圆锥运动。依据数学模型对机构的结构进行优化设计，机构采用平面的平行四边形机构，通过回转轴和连杆的转动合成割枪的切割运动。这种新机构的割炬在切割坡口时本身无旋转运动，无需防绞轴承与线缆收放机构；整个结构简单整洁，自量轻，制造成本低。 此外，本文还基于Pro/E软件通过仿真的方法模拟机构的运动，并通过模拟的方法选取了机构的两个平面误差——机构的连板头端孔设计误差δ₁和割枪初始定位误差δ₂，比较它们给机构带来的误差，结果表明：δ₁给机构带来的误差更大，但只存在于一半的切割过程中；δ₂给机构带来的误差小一些，但它存在于整个切割过程。 为了让操作人员更直观的了解了该机构的运行原理、机构设计和使用方法，本文还运用3DS MAX软件制作了两个演示动画：第一个动画演示了回转机构的割枪作以割嘴为固定点的定心圆锥摆动；另一个演示了整个机床切割矩形轮廓和圆形轮廓时的运动情景。整个机构的运行及其原理可以由动画生动、直观地呈现出来。