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瓷器泥坯成型是瓷器加工的一個(gè)重要工序，我國盤類瓷器泥坯成型多為獨(dú)立工序，上坯和取坯主要以手工為主，這種加工方法不僅效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且很難融入后續(xù)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中。針對(duì)這一問題，研發(fā)一成組瓷器自動(dòng)上坯機(jī)組，替代手工操作，改善工人工作環(huán)境，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。隨著計(jì)算機(jī)與軟件技術(shù)的日益普及和應(yīng)用，有限元分析等現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析方法已受到工程設(shè)計(jì)人員的廣泛認(rèn)同和采用，并取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)機(jī)組中的關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化分析，并在此基礎(chǔ)上完成了成組瓷器自動(dòng)上坯機(jī)組的開發(fā)。
成組瓷器自動(dòng)上坯機(jī)組針對(duì)盤類瓷器泥坯成型上坯和取坯而設(shè)計(jì)，所以主要參數(shù)根據(jù)企業(yè)給定的瓷器模具最大直徑與最大高度，模具和泥胎的重質(zhì)量，以及仿型機(jī)的尺寸（仿型機(jī)工作臺(tái)高度）設(shè)計(jì)，如表1所示。
本機(jī)組按照操作要求需完成成組模具的搬運(yùn)、仿形機(jī)的上下料和模具的暫時(shí)停留。因此自動(dòng)上坯機(jī)組分為三個(gè)主要執(zhí)行部分，即機(jī)械運(yùn)輸部分、上下料部分、傳送部分。
成組瓷器自動(dòng)上坯機(jī)組基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，六聯(lián)機(jī)械手同步將成組的六個(gè)放有泥胎的模具由傳輸帶抓起放到分段傳輸帶上；兩聯(lián)機(jī)械手兩直臂成120°，其中一個(gè)臂上的夾緊裝置將在仿型機(jī)上加工好的瓷器泥坯抓起，放到另外的分段傳送帶上，另一個(gè)臂上的加緊裝置抓起分段傳送帶上的泥胎，放到仿型機(jī)上；傳輸帶分為多段，每段都有紅外線對(duì)射裝置，當(dāng)?shù)谝粋�(gè)泥胎被取走時(shí)，后面的泥胎向前傳動(dòng)一段，當(dāng)成型加工好的瓷器毛坯被放到第一段傳送帶上時(shí)，將向后傳遞，直至多段傳送帶被放滿相應(yīng)段數(shù)的瓷器毛坯，再由同步搬運(yùn)機(jī)械手將成組的多個(gè)瓷器毛坯同時(shí)抓起放到輸送帶上，送往干燥線，進(jìn)行干燥。
六聯(lián)機(jī)械手往復(fù)移動(dòng)由伺服電機(jī)1FL4044驅(qū)動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)，機(jī)械手的抓取動(dòng)作通過QGAⅡ型氣缸完成。兩聯(lián)機(jī)械手通過齒輪齒條的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由LCZ型雙作用氣缸實(shí)現(xiàn)高度調(diào)節(jié)。傳輸帶采用分段式控制來實(shí)現(xiàn)模具的運(yùn)輸，利用光電門控制減速電機(jī)的起停，從而實(shí)現(xiàn)模具輸送中位置的精確放置。
承重梁跨度大，是主要承受六聯(lián)機(jī)械手、滾輪和軌道等零件，在建立三維模型時(shí)，為了便于后續(xù)有限元分析，做出如下假設(shè)：（1）承重梁為理想焊接，焊接處強(qiáng)度近似于材料內(nèi)部強(qiáng)度，在建立有限元模型時(shí)可不考慮焊接質(zhì)量影響；（2）在不影響分析結(jié)果的前提下，忽略梁上小倒角、螺紋孔等結(jié)構(gòu)。2.2承重梁靜力分析2.2.1材料屬性定義承重梁材料采用為45鋼，其屬性如表2所示。
承重梁采用高階10節(jié)點(diǎn)實(shí)體結(jié)構(gòu)單元solid187，用智能劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格精度為5級(jí)，網(wǎng)格劃分。2.2.3施加約束與添加載荷對(duì)承重梁兩端施加約束（圖2），梁受力2400N。
從圖3可得，承重梁所受最大應(yīng)力為31.6MPa，最大應(yīng)力出現(xiàn)在承重梁兩端，采用材料為45鋼，其屈服極限為355MPa，承重梁受到的應(yīng)力均遠(yuǎn)小于材料的屈服極限。成組瓷器自動(dòng)上坯機(jī)安全系數(shù)取2，則2×31.6MPa=63.2MPa<355MPa。如圖4所示，變形主要產(chǎn)生在承重梁中間位置，正常工作時(shí)產(chǎn)生的最大變形為3.761mm，其它地方應(yīng)力與變形較小。
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