作品名稱：三軸增減材復(fù)合加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)校名稱：山東理工大學(xué)
參賽隊(duì)伍：QLC
參賽學(xué)生：喬琦 李士武 曹萬里
指導(dǎo)老師：莊須葉
針對當(dāng)前增材制造技術(shù)雖然可以利用難加工材料制造幾何形狀復(fù)雜的零件，但直接經(jīng)過增材制造技術(shù)加工的零件具有精度低、表面粗糙度低，在要求高精密的場合中難以直接使用等問題。本文設(shè)計(jì)一種增減材復(fù)合加工系統(tǒng)，傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)制造的零件具有表面質(zhì)量好、加工精度高和加工質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。將傳統(tǒng)的CNC數(shù)控減材加工和增材制造結(jié)合起來，二者優(yōu)勢互補(bǔ)，以期改善單一增材制造表面質(zhì)量差的問題。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
本文設(shè)計(jì)了一臺三軸增減材復(fù)合加工中心機(jī)床，包含龍門銑床床身、電主軸、工作臺、自動換刀加工中心和增材制造系統(tǒng)。機(jī)床整體采用龍門銑床結(jié)構(gòu)，加工部分位于中間，增減材部分位于床身左右兩側(cè)。對增減材制造的復(fù)合結(jié)構(gòu)方式、減材自動換刀加工中心和增材熔覆頭的夾持裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，對增減材復(fù)合加工中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》和資料選取機(jī)床床身結(jié)構(gòu)，然后確定機(jī)床整體布局，包括增材部分和減材部分的選取和安裝布置。其次，對自動換刀加工中心的自動換刀機(jī)械手和圓盤刀庫進(jìn)行復(fù)合集成、增材熔覆夾持裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括：對其中連接部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)一種基于電磁鐵通電吸附斷電斷開的一種可安全夾緊的夾持裝置。此外，對三軸增減材復(fù)合加工機(jī)床進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。并用 SolidWorks 和 COMSOL 對機(jī)床床身進(jìn)行靜剛度分析和模態(tài)分析，確保機(jī)床的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和工作平穩(wěn)性。對機(jī)床主軸組件、自動換刀機(jī)械手和自動夾持裝置吸附力和其中的彈簧剛度等重要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。對電動機(jī)、滾珠絲杠螺母副、滾珠直線導(dǎo)軌等通用零件進(jìn)行部分計(jì)算和選型。
