卧式车铣加工中心几何精度分析及关键零部件改进

发布时间：2020-02-16 18:57

【摘要】：车铣复合加工中心把车削和铣削加工进行工艺集成,可实现工件的同基准多工序集成加工,有利于提高零件的制造精度。斜床身和主轴箱是车铣复合加工中心的重要零部件,其结构的强度、刚度及热变形都会直接影响机床的加工精度。研究机床的主要零部件的强度、刚度、热特性,为改善其几何精度具有重要的现实价值。本文针对MJ-520MC/Y数控车铣复合加工中心的斜床身进行刚性设计分析,探讨建立有利于仿真分析的虚拟样机的方法;对斜床身数控车铣复合加工中心的受力情况进行分析,将典型工况下的切削力(铣削力)、床身上方各机床零部件的重力折算到床身上,得出了斜床身的载荷参数。运用有限元分析方法对其斜床身进行静力学分析和稳态热分析,斜床身的最高温度点随着时间的增加而升高,斜床身在t=60s后达到稳态。探讨载荷、温度两者共同作用时对斜床身的应力应变的影响,得到其斜床身的热力耦合变形中的最大综合变形及位置,提出了斜床身改进优化的基本思路,对斜床身的上导轨进行结构改进,增加上导轨厚度。对斜床身进行模态分析,得出斜床身前六阶的固有频率和振型,根据模态分析结果,对斜床身进行优化改进,增加上导轨和底座厚度,改进后斜床身前三阶固有频率得到提高。对主轴箱其轴承摩擦力矩及发热量进行计算,得到其主要热源的发热量。利用顺序耦合法对主轴箱装配体进行模拟分析,得到其最大总变形及所在位置。提出了提高内部散热能力和后轴承浮动安装方式的主轴箱结构优化方案。
【图文】：

对机床的虚拟样机模型进行反复修改以及改变整体的设计方案，直到其工作性能得到设计满足，最大限度地缩短设计周期和减少企业开发成本[9]。通过对虚拟样机进行有限元分析得出的分析结果，为机床的合理化设计提供了更为方便的方法。1.2 车铣复合加工中心的结构及原理在已有的“MJ-520MC 车削中心”基础上，研制出 MJ-520MC/Y 型斜床身加工中心，这种型号的技术水平与原机型进行对比，是一种全新的更为高档的产品[6]。1.2.1 主要用途及规格MJ-520MC/Y 是一种兼具铣削、钻削、车削等功能的车铣复合加工中心[10]，其配置刀架为卧式回轮动力型，通过直接驱动 X 进给轴，形成虚拟 Y 轴[11]。图 1.1 为外观照片，图 1.2 为结构布局图[11]。

济南大学硕士学位论文3图 1.2 机床结构布局图1.2.2 机床的主要优点传统车铣复合加工中多数利用极坐标插补的方式进行铣削加工工件，加工效率低下、适用范围窄，属于比较低端的产品[12-16]。目前常用结构大部分是伺服电动机驱动滚珠丝杠及 Y 轴滑板，实现直线进给，从而形成直接的 Y 轴运动，形成较大 Y 轴行程。但结构自身不足较多，主要为：加工表面精度低，受力不合理，加工质量难以得到保证；二是机床结构尺寸较大，需要的加工材料多、占地面积大[17-19]。虚拟“Y”轴结构较好的弥补了上述缺点，，其满足上述功能的主要原因有以下几点，一是为“Y”轴的复合运动的结构构成，主要是相互配合实现，其结构布局决定了其机床刚性。当机床进行强力车削加工时，这种优点表现的淋漓尽致，有更高的加工精度和加工效率[20-24]。机床的实际加工过程中，加工出精度较高的
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG659

【参考文献】

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本文编号：2580188