与传统的机械传动系统相比,多层齿孔钢带具有形变小、精度高、强度高、重量轻、润滑要求低的优点,适合于工作环境差,链传动磨损严重的场合,但对其制造技术的研究鲜有报道。因此,设计试制了一套由步进电机提供动力实现钢带的精密定位,由自制点焊设备进行焊接,由激光切割机进行打孔的多层齿孔钢带制造系统。在研究过程中通过对不同型号钢带进行物理特性试验、钢带的焊接性能试验等,为控制器的设计提供计算参数。最后通过钢带的加工试验,研究了制造系统加工精度的影响因素,并采用响应面分析法对试验结果进行了优化分析。本文的主要研究工作和结果如下:(1)提出多层齿孔钢带制造系统的方案。系统由清洗装置、焊接装置、激光切割装置、预紧力机构、缠绕带机构和夹持机构组成。缠绕带机构由两个缠绕带轮、支架、同步带轮以及步进电机和减速器组成。改变两缠绕带轮之间的距离可以实现不同带长要求的加工。工作时由控制器通过对步进电机转角的精密控制,带动缠绕带轮的间歇转动,实现单层钢带的不断进给,在进给时间间隙进行钢带的焊接与打孔。(2)设计制造系统的控制系统。主要包括人机界面设计、步进电机的控制、夹持机构的控制、焊接装置的控制和旋转编码器的信息采集等。多层钢带绕制的层数由用户通过YC-A80s-L工业平板电脑输入的工作参数自动进行计算,由步进电机进给次数实现加工层数的控制;通过PWM波控制焊接电流与焊接时间的原理,自制了电阻点焊装置;通过ZT-J300A-1325金属激光切割机进行钢带打孔;通过旋转编码器采集缠绕带轮的角度信息实现钢带进给量的误差修正。(3)探究了薄钢带的力学性能以及焊接性能。利用CSS-44000电子万能试验机对301、303、304、316四种不同型号的不锈钢进行了拉伸试验,通过拉伸数据处理,获得了四种型号不锈钢的屈服强度[σ]和弹性模量E;利用自制点焊设备进行了焊接试验,通过不同焊接电流与焊接时间的组合试验,得到了钢带不同厚度的最优焊接参数,为制造系统的加工试验提供了参数依据。(4)研究了影响制造系统工作质量的主要因素。通过分析可知,缠绕预紧力、步进电机脉冲频率和缠绕带轮直径等,是影响加工质量的主要因素。拟合了三因素对加工相对误差影响的回归方程,采用方差对回归方程模型分析后说明本试验误差不大,二次回归方程与试验结果吻合良好,最终确定了多层齿孔钢带制造系统加工的最优参数为缠绕预紧力13N,步进电机脉冲频率3500Hz,缠绕带轮直径270mm。试验加工相对误差可以控制在5‰以内,能够满足多层齿孔钢带的生产要求。