加弹机前吸嘴式生头卷绕单元设计优化

• 作 者: 章丽
• 出 处: 苏州大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 卷绕单元 生头 动平衡 结构优化 大变形理论 有限元仿真

随着全球对服装需求量的不断增加,加弹机的自动化程度也在不断提高。然而新开发的卷绕单元的生头成功率低下,难以满足市场上对高生头率的要求。主要存在卷绕单元挂丝、切丝不稳的现象。针对这些问题,本文主要开展如下研究:首先,阐述加弹机前吸嘴式生头卷绕单元的结构原理和工作流程,详细分析旧的卷绕单元存在的结构问题,然后提出从夹盘、O型圈及齿轮镶嵌螺母进行优化设计。其次,以Solidworks为工具,建立夹盘模块的虚拟模型;用动平衡理论方法,通过对夹盘工艺孔的重新设计和布局,实现夹盘的动平衡结构优化;再利用motion仿真功能对优化后的夹盘进行校核。仿真结果显示,改进后的夹盘质量点离旋转轴的偏心距及近、远端轴承座承受的反作用力均得到了减小,偏心距由Y=-2.01688mm、Z=-0.03793mm 减少到 Y=-0.00236mm、Z=-0.00048mm,近、远端反作用力由 6N、0.9N降低为0.3N、0N,达到了动平衡优化的目标。再次,利用弹性体压缩变形理论对O-型圈的大变形进行分析和尺寸优化,用有限元静力学对改进后的O-型圈进行校核,以此解决O型圈动密封时的大变形问题。仿真结果表明,改进后的O型圈在满足动密封的情况下变形量明显降低,应力和应变值由原来的 1.0145MPa、5.257e-6mm 降低为 0.71035MPa、3.7457e-6mm,从而解决因O型圈弹性变形导致导向管回转,进而引起SIF角度不稳定问题。此外,针对螺纹紧固失效,导向管运动滞后于大齿轮的问题,对齿轮的内螺纹形状进行结构优化。仿真结果表明,改进螺母外形轮廓后,齿轮螺纹面的最大应力值从142Mpa降低为62Mpa,最大应力低于许用应力,从而解决导向管滞后于齿轮,进而引起SIF生头失败问题。最后,对优化后的夹盘、O型圈、齿轮进行综合测试,通过样机搭建后的挂丝、切丝效果在新产品上开展验证试验。结果表明,改进后的卷绕单元每次生头试验均成功。基于本文的改进设计,解决了卷绕单元挂丝、切丝不稳的问题,提升了加弹机生产的效率和质量,对提升企业市场竞争力有着积极的作用。