唐遵乐 陈宁宁 王钰

摘要： 针对自动化打磨头在铸件打磨过程中隔振的需要，本研究以一款自动化打磨头为例，通过理论和有限元分析方法，从结构和尺寸上设计了橡胶缓冲弹簧，并根据打磨头本身结构参数，初步确定橡胶缓冲弹簧的尺寸范围。同时，为进一步确定弹簧尺寸，通过控制变量法，在SolidWorks中对不同尺寸参数的橡胶缓冲弹簧进行建模，并对打磨头进行合理简化，利用hypermesh和ANSYS软件，联合对橡胶缓冲弹簧进行静力学分析，并将分析结果的数据点进行曲线拟合，确定弹簧结构尺寸对弹簧刚度的定量影响，根据实际隔振需要和打磨头结构要求，确定弹簧实际外形尺寸。研究结果表明，弹簧刚度与弹簧截面积和内外径比值成正相关，与弹簧高度成负相关。因此，当弹簧高度为15 mm，弹簧外径为120 mm，弹簧内径为13 mm时，满足刚度设计要求。该研究为国内自动化打磨头隔振的研究和铸造业智能化发展提供了重要参考。

关键词： 橡胶缓冲弹簧; 弹簧刚度; 隔振; 控制变量; 有限元分析

中图分类号： U463.33+4.5; U260.331.5  文献标识码： A

一直以来，铸件打磨是工业生产中必不可少的工序，传统的打磨方式是人工手持角磨机进行打磨，虽然效率较高，但打磨工作繁重、粉塵多，对工人的健康极为不利。近年来，国内外研究铸件打磨问题的公司及高校越来越多，推出了一系列自动化或半自动化打磨[14]方案。人工打磨铸件时，人手可以感知打磨力的大小，并调整吃刀量以保证角磨机等部件不受损坏，安装于机器人末端的自动化打磨头，为模仿人手感知打磨力的大小，往往会安装力传感器[58]，力传感器和工业机器人为精密件，因此必须在中间设计缓冲吸振装置，以保护力传感器和机器人。……