【摘 要】
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金属带锯床锯切具有节约材料、高下料效率等生产优势,是零件加工过程中的首道工序。对比国外高端锯切装备,我国带锯床在核心技术方面的研究不够深入,导致我国带锯床普遍存在锯切振动大、锯切效率低等问题,因此如何提高我国锯切装备的切削性能和加工效率,是目前带锯床行业步入高精装备行列急需突破的关键问题。本文针对某公司提出的GZ系列型号金属带锯床中存在的工程问题,通过对带锯床结构进行静态分析和动态分析、结构优化以
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金属带锯床锯切具有节约材料、高下料效率等生产优势,是零件加工过程中的首道工序。对比国外高端锯切装备,我国带锯床在核心技术方面的研究不够深入,导致我国带锯床普遍存在锯切振动大、锯切效率低等问题,因此如何提高我国锯切装备的切削性能和加工效率,是目前带锯床行业步入高精装备行列急需突破的关键问题。本文针对某公司提出的GZ系列型号金属带锯床中存在的工程问题,通过对带锯床结构进行静态分析和动态分析、结构优化以及加工参数优化的方法来提高带锯床的动静态性能、锯切效率和加工稳定性,达到对带锯床优化的目的。主要工作内容:（1）根据带锯床的锯切机理,建立了锯切力的数学模型,并引用了实验验证了锯切力模型的准确性。在分析锯切力的基础上,对带锯床锯切初始工作状态和临界工作状态下的锯切模块受力情况进行理论分析,建立了两种工况下锯切系统的力学模型和临界锯切力模型,通过引用实例与临界锯切力模型数值对比,结果表明误差在9%,验证了临界锯切力模型的可靠性。（2）采用Solidworks软件建立了GZ系列金属带锯床的三维模型,并利用Ansys Workbench有限元分析软件对底座、锯切模块进行动静态特性分析,寻找出了带锯床需要优化的结构部位。（3）对锯切模块副支撑柱安装位置进行了仿真研究,找出了副支撑柱最佳安装位置,并通过拓扑优化对副支撑柱周围加强筋进行了设计,优化结果提高了锯切模块的动静态性能,实现了加强筋的轻量化。（4）针对国内金属锯切过程中,变锯宽工况下带锯床加工效率低、加工振动大的问题,提出了基于恒定锯切力约束的进给速度优化方法,建立了进给速度优化模型,并采用基于精英控制的非支配排序遗传算法（NSGA-II算法）对锯切过程中的进给速度进行了优化。实例验证了恒定锯切力约束的进给速度优化模型的有效性,达到了恒定锯切力约束目标,提高了加工效率,降低了最大锯切力。最后,通过ANSYS软件对带锯条进行了动力学分析,得到了带锯条锯切时的振动速度响应,验证了变进给速度锯切的加工稳定性。优化后带锯床的动静态性能与锯切效率得到了提升,最大锯切力得到了降低,研究成果对于带锯床的工作性能优化具有重要的工程价值。
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