基于CAE分析的激光雕刻机设计

周黎明++华洋++左忠栋++郭华锋++倪琪++闫士长

摘 要：激光雕刻属于先进制造技术的重要分支，在金属、木材、毛皮、玻璃等行业应用日益广泛。基于Creo3.0平台设计了一种同步带传动式小型激光雕刻机，完成整机的3D建模、装配及干涉检验等。采用ANSYS软件进行了激光雕刻机横梁的静力学分析及传动轴模态分析。结果表明：横梁最大变形位于中部，最大应力远小于材料许用应力；传动轴最大共振区位于中部，合理安装同步带轮可有效避开共振。

关键词：激光雕刻机 ANSYS 静力学分析 模态分析

中图分类号：TG386.41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（c）-0070-03

激光雕刻技术是先进制造技术的重要分支，相比传统的机械雕刻方式，能实现复杂结构、高硬脆性等金属和非金属材料进行快速雕刻，具有加工效率高、材料范围广泛、无切削力、能耗小等优点，在金属制品、工艺品、木材加工业等领域应用日益广泛。

在文献和实际调研基础上，基于Creo软件设计了一台基于同步带传动的小型激光雕刻机，完成了整机的建模和装配，在此基础上进行了静力學分析和模态分析。

1 激光雕刻机总体设计

综合考虑整体刚强度及稳定性，结合设计要求，激光雕刻机采用龙门式结构。其结构主要包括：底座、电机、支架、激光器、同步带等。平面雕刻运动由X方向和Y方向导轨实现，Y方向由两个平行导轨构成，X方向由一个导轨构成，X方向导轨是垂直紧固在Y方向的两平行导轨上。激光器安装在X方向导轨上，由同步传动带带动在X方向导轨上运动；……