本项目来自于数控皮革切割流水线项目,数控皮革切割流水线主要面向柔性材料制品行业(制鞋、箱包皮具、沙发座椅、服装等),由于人工成本的逐年增加,需要研发一种机床、一种数字化的生产工具,使以上行业能够部分摆脱传统的人工刀模下料的方式,提高生产品质和效率,降低能耗,节约劳动力,节约材料成本,提高产品附加值,最终促进这些传统产业的升级转型。项目应遵循防尘、防震、防噪、防电磁干扰、防潮、模块化、高可靠性、高安全性、易运输、易安装、易维护等设计原则,此项目的核心技术之一即为高速振动刀高速振动刀具有切割精度高、振动速度快、可以快速切割柔性材料,是柔性材料加工发展方向。高速振动刀具在我国的切削精度、振动速度、噪声、可靠性和寿命之间存在着很大差距,没有达到世界先进水平。这主要是由于缺乏对高速振动刀的现代设计和分析的研究。因此,根据技术要求,中国的商业化皮革切割机,以结构优化设计理论、有限元分析和实验验证相结合,其中高速振动刀是从静态到动态的振动特性、其装配工艺和精度分析都需要更加详尽系统的现代化设计,高速振动刀的性能指标和提升产品的竞争力都很重要。理论意义和实际价值也是非常重要的,促进在中国相关领域的发展。首先,在分析振动刀工作原理的基础上,计算出各运动轴的相关参数。结合高速振动刀的设计指标和实际需求,建立了高速振动刀的设计模型。采用有限元的优化设计方法对曲轴、摇杆、滑杆、滑杆关节等结构零件的刚度以及受力和变形情况进行分析。然后,针对高速振动刀所使用的高精度轴承,考虑装配问题,分析装配工艺。通过有限元分析对曲轴、摇杆、滑杆、滑杆关节等结构零件进行了优化,优化了设计使高速振动刀在装配过程中更加容易操作,对各个关节的装配有指导意义。在此基础上,建立高速振动刀的整体有限元模型,在分析了高速振动刀相关零件的受力和变形结果之后,调整设计方案,优化设计。最后利用实验分析对高速振动刀的振动、噪声、寿命进行了分析,并通过实验对比分析了高速振动刀的动态特性,并对其正确性进行了分析,验证了模型的正确性。