制造装备微桁架支撑件设计与性能分析

发布时间：2020-03-28 17:45

【摘要】：机床的高精尖水平是制造业发展的标志。而对机床精度影响最大的是切削过程中产生的振动。振动不仅能降低机床的精度,也能影响刀具的使用寿命,损害工作人员的健康。提高机床的抗振性能一直是众多学者研究的热点问题。以机床立柱为研究对象,为了提高其动态性能,创新性地引入微桁架夹芯板对其进行优化。微桁架结构具有轻质、高比强度、高比刚度等各项优良性能。若采用它来制造机床立柱,既能满足机床立柱的静刚度要求,又能利用微桁架之间的空隙填充阻尼材料以增加机床立柱的阻尼,提高其抗振性能。首先,建立四种不同类型的微桁架夹芯板,分别是八角型、六面体型、菱型、正四面体型,并用这四种夹芯板建立立柱模型。在这四种微桁架立柱中填充橡胶和质量球,研究其对立柱动态性能的影响。结果表明,对这四种类型的微桁架立柱而言,填充橡胶和质量球均能起到减振的作用。接着,改变模型中质量球质量和橡胶弹性模量,并进行谐响应分析。结果表明,随质量球质量的增长,立柱动态性能逐渐提升。随橡胶弹性模量的减小,立柱动态性能逐渐增加。然后,为了更大程度地提升立柱的动态性能,改变构成立柱的每层微桁架结构中质量球的质量,使它们呈一定规律分布,如正弦曲线分布、线性分布或直角梯形分布。结果表明,针对八角型微桁架立柱,球质量呈线性分布或直角梯形分布都能提高立柱的抗振性。针对六面体型立柱,三种球质量的分布方式都能提高立柱的抗振性。但对菱型立柱和正四面体立柱来说,各层球质量均相等减振效果最好。最后,对比四种类型的微桁架立柱模型在优选参数下的频响曲线,期望找到动态性能最佳的立柱。综合来看,性能最优的是菱型微桁架立柱模型。研究表明,填充橡胶和质量球能起到减振效果。调整质量球质量和橡胶弹性模量也可以提高立柱动态性能。调整各层质量球,使球的质量呈现某种规律,对提高立柱动态性能也有一定的帮助。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG502

【参考文献】