木工超薄圆锯片消音缝多目标优化设计

针对超薄圆锯片消音缝设计问题,提出并实施了一种基于MATLAB/ANSYS联合仿真协同非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化设计方法。通过Inspire软件采用变密度法进行拓扑优化,确定消音缝的设计域。构建以消音缝位置、角度及缝宽等形状参数为设计变量,以最大变形量、最大等效应力及整体振幅最小化为目标的多目标优化模型。通过MATLAB/ANSYS联合仿真协同NSGA-Ⅱ的策略,进行模型的优化求解。结果表明:4个优化解均能有效减少锯切过程中锯片的变形和整体振幅,为决策者提供了更广泛的选择空间。研究为圆锯片消音缝的多目标优化设计问题提供了可行的解决方案。

木材加工超薄圆锯片基体结构对其稳定性的影响

木材加工超薄圆锯片的稳定性是影响锯切质量的重要因素之一,圆锯片的稳定性会随着锯身厚度的减小而降低。在切削木材过程中产生大量切削热会使锯身发生热形变,进而导致锯片稳定性降低。提高圆锯片切削稳定性传统的方法主要在生产工艺上通过对锯身施加预应力,抵消切削热对锯身形变的影响。本文通过改变锯身的基体结构,对不同基体材料的木工圆锯片进行基体几何处理,使其能够在切削木材过程中抵消热应力,从而提高切削稳定性。

锈蚀现象对金刚石圆锯片锯切稳定性的影响

针对锈蚀金刚石圆锯片锯切时出现锯切稳定性降低的问题,根据不同锈蚀程度锯片的结构参数建立模型,采用有限元法对锈蚀锯片进行模态分析,将锯切振动作为稳定性的参考指标,研究锈蚀对锯片锯切稳定性的影响,并通过实验验证理论分析的准确性。结果表明:在640~1280 Hz频率范围内锈蚀锯片的振型模态比原锯片多6阶,并且相邻固有频率差值减小了8.56%,随锈蚀程度的增加,锯片更容易出现共振现象;锯片轴孔位置处和1/3至2/3半径圆环范围的锈蚀对锯片的锯切稳定性影响较大,因此可以通过优化加工参数、减少表面缺陷的方式减小锈蚀程度,降低对锯片锯切稳定性的影响。该研究为金刚石圆锯片的实际使用和防锈工艺提供了指导依据。

5种规格金刚石圆锯片的行波振动分析及优化

为降低金刚石圆锯片在石材切割时产生的锯切噪声,选取常规锯片、打孔锯片、切缝锯片以及在基体上开鼻型径向槽、开孔与夹层的5种典型金刚石圆锯片,利用Workbench软件对其模态、行波振动进行分析,研究其对行波振动的影响。结果表明:直径为180和230 mm的常规锯片出现行波共振,产生强烈噪声;直径为105、115和350 mm的常规锯片不出现行波共振。直径为180和230 mm的切缝锯片δ值偏大,有效避开了行波共振;直径为115和350 mm的切缝锯片δ值偏小,其降噪效果差;而直径为105 mm的夹层锯片δ值偏大,降噪效果好。5种直径锯片采用开鼻形径向槽、雨滴孔和阻尼夹层的设计方案,其δ值分别为8.13%、7.21%、6.01%、6.39%和7.00%,可进一步避开行波共振,其降噪效果更好。

基于ANSYS的甜玉米果穗圆锯片静力学和模态分析

目的:为确保圆锯片切割甜玉米果穗头时不发生共振,保证切割精度和安全性,对圆锯片进行设计和分析。方法:使用SolidWorks软件建立圆锯片的简化三维模型,利用ANSYS有限元分析软件对圆锯片进行静力学和模态分析。结果:通过静力学分析可知,圆锯片的最大等效应变为200 T/3000 r/min的6.3831×10^(-5)mm/mm,最大等效应力为200 T/3000 r/min的1.2665×10^(7)MPa,等效应变和等效应力均集中于圆锯片中心部连接处;通过模态分析可知,200 T/3000 r/min的前六阶固有频率变化范围为435.26~1345.70 Hz,该圆锯片的最大工作频率远低于其一阶模态,圆锯片不会发生共振,满足工作需求。结论:齿数和转速为200 T/3000 r/min的圆锯片高速旋转切割甜玉米果穗头时具备安全性与可靠性,为后续圆锯片结构优化设计提供了理论依据。

基于ABAQUS的圆锯片切削竹筒仿真试验研究

为降低伐竹机械工作过程中所受切削力,寻找最优切削参数组合,基于ABAQUS对圆锯片结构进行约束模态分析,对切削竹筒过程进行仿真模拟。通过单因素试验研究了圆锯片转速Vc、进给速度Vf、切削倾角θ和齿数Z对峰值切削力的影响,并以上述4个因素为影响因素,峰值切削力为评价指标进行正交试验以获得优化参数组合。结果表明:峰值切削力随着转速、进给速度和切削倾角的增加先减小后增大,随着齿数的增加而减小。当圆锯片转速为3000 r/min、进给速度为0.2 m/s、倾斜角度为10°、齿数为40 T时,可在一定程度上降低圆锯片所受切削力,并且切削断面平整。研究结论可为伐竹机械的设计提供参考。

木构件锯切功率的影响因素试验研究

木构件锯切的影响因素很多且复杂,较难进行准确的测定评价。本研究选取木构件的锯切转速、圆锯片齿形、齿数、木构件材料作为试验因素,探究其对锯切性能的影响规律。基于多因素正交试验分析方法,采用直观分析法综合探究转速1 000、2 000、3 000 r/min,圆锯片平齿、梯平齿、左右齿,齿数60、96、120,云杉、纤维板、重组竹对木构件锯切性能的影响,以木构件锯切功率作为木构件锯切性能的评价指标,进行多组试验分析,确定不同材料下木构件最佳锯切方案。结果表明:1)各个试验因素对锯切过程最大功率消耗影响的主次顺序依次是:圆锯片转速、试件材料、圆锯片齿数、圆锯片齿形。锯切云杉的较优工艺为转速1 000 r/min、齿数60个、平齿形;2)锯切纤维板的较优工艺为转速1 000 r/min、齿数96个、梯平齿形;3)锯切重组竹的较优工艺为转速2 000 r/min、齿数60个,梯平齿形。

基于拓扑与形状优化的超薄圆锯片曲线缝结构设计

为实现超薄型圆锯片曲线缝的结构设计,基于变密度法拓扑优化和模式搜索算法的形状优化相结合的方法,对圆锯片的曲线缝结构进行优化设计。通过基于变密度法的拓扑优化,确定曲线缝开设位置;以圆锯片整体振幅作为评价标准,以拓扑优化后得出的设计域作为边界条件,通过模式搜索算法对圆锯片曲线缝结构形状进行优化,得出给定约束和载荷条件下的最优解。在试验过程中进一步证明了曲线缝形状对锯片轴向振动影响的重要性。

Research of the Issue of Lightening the Construction of the Gin Saw Cylinder

The article investigates the problem of lightening the construction of the saw cylinder of the gin by drilling a central longitudinal through hole on the shaft and cutting circular holes on the saw blades. This is accompanied by a relatively large decrease in the mass of the saw cylinder and a relatively smaller decrease in the axial moment of inertia of the cross-sectional area of the shaft, which provides the maximum deflection of the saw cylinder under the action of its own gravity in the middle of the span is from 0.450 mm to 0.406 mm.

基于LS-DYNA的沙柳锯切仿真分析及试验研究

为解决沙柳平茬作业中,因刀具结构不合理和工作参数不匹配造成的功耗大、刀具发热严重、茬口灼伤以及撕皮撕裂等问题,研究基于LS-DYNA建立沙柳圆锯片锯切显式动力学有限元模型,通过锯切单因素试验确定刀具结构参数(齿数、齿厚)和工作参数(转速、每齿进给量)范围,采用正交试验对参数进行优化组合,并测定了沙柳实际锯切过程中的转矩和功耗,验证了仿真结果的可靠性。结果表明:较优的参数组合为齿数80 T、齿厚2.0 mm、转速1 500 r/min、每齿进给量0.22 mm,该组合下锯切转矩为7.41 N·m,功耗为1 412 J;该刀具参数下锯切试验测得转矩为7.55 N·m,功耗为1 514 J,分别与数值模拟结果相差1.9%和7.2%。经综合评判优化的参数组合有效,且沙柳茬口质量满足复壮要求。

胶接圆锯片设计与仿真分析

在常规夹层圆锯片基体结构的基础上,设计了一种胶接圆锯片基体结构。通过性能参数对比,选取JL-6103型胶黏剂用于圆锯片的胶接。采用专用合金工具钢65 Mn为基体材料,基于有限单元法,分别对常规夹层圆锯片基体及新型胶接圆锯片基体进行模态分析和谐响应分析,发现胶接圆锯片固有频率、最大变形量和等效应力值均远远小于常规夹层圆锯片,故胶接圆锯片具有更好的吸能减振效果。

沙柳平茬圆锯片瞬态响应分析及结构优化

针对沙柳平茬圆锯片作业过程中出现的振动幅值大、磨损严重等问题,以65Mn整体式圆锯片为研究对象,以径向槽参数优化为主要研究内容,采用了有限元软件ABAQUS对圆锯片进行瞬态响应分析,设计正交试验,运用极差分析法对试验结果进行对比分析,研究了径向槽对锯片振动稳定性的影响,结果表明,径向槽数量和径向槽长度是影响振动的主要因素。数量为7、长度为20 mm、宽度为1.5 mm的开槽圆锯片抗振动性能优于未开槽结构圆锯片,优化后的圆锯片结构相比优化前圆锯片响应量减小7.62%,抗振动性能提高。

不同加工方式切割烧结钕铁硼磁体的表面微观形貌和粗糙度研究

采用电花火加工、电镀金刚石线和内圆锯片切割钕铁硼材料,分析电火花加工、电镀金刚石线和内圆锯片切割对烧结钕铁硼磁体的微观形貌和表面粗糙度的影响。利用SJ-410粗糙度仪、JMS-6010LA型扫描电子显微镜,对不同加工方式的切割工具的微观形貌、磁体的表面微观形貌及表面粗糙度进行表征。结果表明:电火花加工材料的去除方式为熔化、气化和热应力,内圆锯片和电镀金刚线的材料去除方式为塑性去除和塑性变形;在不同加工方式和切割速度条件下,电火花加工表面粗糙度最高达到了7.5μm;在0.15 mm∙min^(-1)切割速度下,电镀金刚石线的材料外形规则并呈球状,切割以面与面切削,单位应力小,金刚石压入深度小,粗糙度最小;在高切割速度下,电镀金刚石线的往复运动存在线锯切割换向,对工件会产生较大的正应力,表面粗糙度值高于内圆锯片。

圆锯片基体热处理过程清洁生产评价方法及应用

为了寻求制约圆锯片基体热处理生产水平的关键因素,建立了圆锯片基体热处理清洁生产评价指标体系,采用层次分析法与熵权法线性加权的组合赋权法确定指标权重,使用模糊综合评价法对圆锯片基体热处理生产线进行评价。以某厂圆锯片基体热处理生产线作案例分析,结果表明,产品质量属性中的“平面度”指标数据较差是导致该生产线水平等级为“良好”的主要原因。

圆锯片基体辊压适张残余应力分布特性

针对不同规格的圆锯片基体进行相应的辊压适张处理是提高圆锯片锯切质量的重要方式。为了研究圆锯片基体的辊压适张残余应力分布特性,对圆锯片基体进行辊压试验和残余应力测试试验,并通过辊压适张理论和有限元数值模拟方法获得辊压后圆锯片基体的残余应力分布特性。结果表明:辊压改善圆锯片径向应力分布的均匀性,辊压后径向应力最大值和最小值的差值较辊压前有所减小;辊压后圆锯片的稳定性提高,辊压适张切向残余应力沿半径方向呈“外正内负”的分布规律,锯片边缘产生的正切向应力能够抵消热应力带来的负面影响。试验结果对制锯企业根据不同规格、不同材料的圆锯片基体开展辊压工艺优化试验具有指导作用。

PCD复合圆锯片高频焊接工艺研究

在高频焊接过程中,焊接温度和焊接时间是影响PCD复合圆锯片焊接质量的两个重要因素,焊接温度过低和焊接时间过短会降低焊接强度,而焊接温度过高和焊接时间过长会导致PCD复合片的石墨化以及出现“过烧”的现象。通过实验对比在焊接温度580℃、620℃、660℃和700℃条件下,采用300 mm/min、250 mm/min、200 mm/min、150 mm/min的送丝速度来控制焊接时间,设定每齿的焊接送丝长度为12 mm,从而对比不同工艺下的焊接强度,得出采用焊接温度660℃、送丝速度150 mm/min的焊接工艺能够达到最高的焊接强度。

圆锯片基体辊压适张残余应力试验与仿真研究

为了指导制锯企业开展辊压适张工艺优化,研究辊压适张后圆锯片基体的残余应力分布状态。利用有限元仿真分析圆锯片基体辊压适张后残余应力分布,并应用X射线衍射法检测残余应力,对比辊压适张残余应力检测试验结果和有限元仿真结果,得出辊压后圆锯片基体残余应力的分布特性。研究结果表明,辊压后圆锯片基体径向残余应力沿半径方向呈“低-高-低”的分布趋势,切向残余应力沿半径方向呈“外正内负”的分布规律,辊压适张仿真模型能够反映辊压带内外两侧真实的应力分布状况。

基于最小偏差插补算法的全自动锯片磨齿机研制

为实现高端锯片磨齿机的国产化,研制了一套全自动锯片磨齿机。首先根据锯片开齿、磨齿、倒角等动作需求,同时根据工作人员装夹锯片、定位砂轮等操作需求,设计了XYZB四轴式运动机构,并确定Z轴和B轴为主轴;其次为满足四轴的独立式驱动与控制,设计了拥有四路PWM输出能力的主控电路板;最后综合考虑直线轴加旋转轴的运动机构以及主控电路板的硬件资源,采用最小偏差法,推导了直线线段和圆弧线段的插补控制方法。经上万片高速钢圆锯片的磨齿实验,验证了研制的全自动锯片磨齿机对锯齿前角、后角等角度参数误差可控制在±1°以内,对锯齿齿深、R值等线段参数误差可控制在±0.1 mm以内,完全能符合圆锯片的技术要求。

金刚石圆锯片基体淬火变形问题及解决措施

金刚石圆锯片广泛应用于石材加工,其中金刚石锯片基体性能在加工中起到关键支撑作用,而热处理工艺是保证金刚石锯片基体性能的关键因素。介绍了热处理关键工序淬火工艺的机理,重点对淬火变形的原因进行分析,从严格控制原材料的质量、制定合适的热处理工艺、选择合适的淬火介质以及定期维护检验等方面进行控制和优化,从而达到减小金刚石圆锯片基体淬火变形量,降低后续工序的加工难度,提升订单快速交付能力的效果,同时进一步提升产品品质,促进石材行业高质量发展。

65Mn钢圆锯片基体的热处理

６５Ｍｎ 钢１６００ｍｍ 圆锯片基体的淬火变形是影响产品质量和成品率的关键。研究发现，原材料的带状组织和淬火工艺的不合理是造成锯片基体淬火变形的两个主要原因。通过增加正火，控制淬火参数，改变淬火方法，达到了减小热处理变形的目的。