TK6920超重型数控落地铣镗床主轴箱的优化设计研究
发布时间：2020-12-30 05:34
在装备制造业中,重型机床是不可或缺的母机和设备。主轴箱是重型机床加工生产过程中非常重要的一个环节,在保证加工精度、提高生产效率方面起着举足轻重的作用。在机械加工中,传统的主轴箱的主轴转速、重复定位精度、可靠性方面都与国外存在一定差距,难以保证产品质量。因此,优化主轴箱设计已成为重型机床的重点考虑问题之一。TK6920大型数控铣镗床是我国较为先进的一种具备多功能型机械加工设备。在本研究中,主要对TK6920超重型数控铣镗床主轴箱等重要部位的设计优化进行研究。在用Solidworks软件对TK6920超重型数控落地铣镗床进行三维建模的基础上,借助ANSYS,通过静力学分析主轴箱,关于强度和刚度进行研究,分析其合理性。其次用模态分析的方法对主轴箱进行动态特性分析,获得其固有的特性(固有频率和振型)。然后对主轴箱的结构进行优化设计,构建结构优化设计的模型,建立相应的数学模型,合理选择相应的计算方法,编制优化程序。将具体的实际问题转换成相应的数学问题,并且通过构建数学模型的方式来明晰相关的优化设计过程,理解和分析建模过程中最重要的三个元素。经过合理的优化后,既明显提高了主轴箱结构的刚度,又减轻了...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TK6920机床立体模型
7快慢与否。(3)主轴箱主轴箱之于机床，犹如心脏之于人体器官的重要程度，一个性能出色，刚度强劲的主轴箱，会对生产出的工件的精细程度有一个质的飞跃。本次设计中，计划是先对前部做一个开口设计，之后进行对比研究分析前部不做开口的设计方案[24]。镗轴伴随着滑枕协同运行，在一来一回之间完成对工件的切割。TK6920铣镗床主轴箱的装配图如图2-2所示。图2-2TK6920铣镗床主轴箱装配图(4)床身床身承载着立柱和主轴箱部件、重锤、自重等众多零部件[25]。目前，任何机器设备在工作时，由于摩擦力的存在都无法避免热量的发散现象的发生，导致热危害。为了及时将机床的热量散发出去保障正常运行，需要选择有良好热学性质的材质；另外须注意预防工作状态时一定频率引起的共振。(5)主轴系统主轴转速非常高在机床运作时，主轴系统中因存在主轴、镗轴、等轴系，主轴将散发出大量的热量，切削力将导致不稳定的振动，所以，对主轴系统的动、热力学性能有着较高地要求。(6)工作台系统工作台发生旋转时，固定在其上地工件也跟着工作台旋转运动，零件钻、铣、绞、攻丝、镗孔等众多工序的加工，只需要经过一次装夹就可以完成，这大大提高了工作效率。(7)换刀机构手架升降、刀库、手架机械手、回转机构等众多部分构成了换刀机构。输入既定程序要求，换刀装置接受输入信息后无需人工操作便能迅速完成装卸。(8)导轨
162/2102/21002/21000100010001)21)(1(对称ED（3-14）于是可知单元等效节点载荷列阵与单元刚度矩阵如下所示KDdxdydzBBre（3-15）eSeeerSerPPPPTdSNPfdxdydzN（3-16）接着将约束由单元节点转换成结构加点，单元节点位移列阵ea随后可用结构节点位移列阵a表示，详情如下：ae=Ga（3-17）其中G主要指62n阶自由度转换矩阵，n指结构节点个数。结合离散型总位能公式与式（3-13）（3-17），由此可得关于节点载荷与整体刚度的结构矩阵。reereePGPGKGK（3-18）方程求解具体步骤如下：[K]{a}=[P]（3-19）其中：a指的是节点位移列阵，F指的是节点载荷列阵[K]为整体刚度矩阵。3.2建立主轴箱有限元模型3.2.1导入模型运行ANSYS后，在菜单功能区以实用菜单>文件>导入>参数化实体的步骤选择，确定出主轴箱合适的模型。创建完毕的整体结构见图3-1。图3-1主轴箱有限元模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]数控龙门镗铣床ATT识码系统维修探讨[J]. 刘清. 中国设备工程. 2018(12)
[2]XK2130数控龙门镗铣床专项修理方案[J]. 张永占,陈振国,刘静波. 南方农机. 2018(10)
[3]关于数控镗铣床(卧式)操作经验总结[J]. 赵晓勇,栗文岳,陈琳. 科学技术创新. 2018(13)
[4]数控铣床金属构件加工工艺应用分析[J]. 张海松. 科技风. 2018(12)
[5]卧式数控镗铣床自动换刀装置设计[J]. 张瀚木. 民营科技. 2018(01)
[6]TK6920数控镗铣床加工水电闸门技术[J]. 李亮. 水电站机电技术. 2017(10)
[7]XK2316/5数控镗铣床的故障分析与处理[J]. 张金红. 设备管理与维修. 2017(14)
[8]CIMT2017数控龙门镗铣床类展品评述[J]. 李成勇. 世界制造技术与装备市场. 2017(04)
[9]配置数控万能附件铣头拓展数控龙门镗铣床使用功能[J]. 周宏伟. 机械制造. 2017(07)
[10]数控机床高速刚性攻丝优化技术研究[J]. 封光磊,崔岗卫,胡传勇,冯平书,晏腾飞,姜旭峰,寸花英. 制造技术与机床. 2017(07)
博士论文
[1]数控机床误差补偿关键技术及其应用[D]. 沈金华.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]重型落地铣镗床主轴组件热特性分析及结构优化[D]. 邓健.哈尔滨工业大学 2012
[2]数控车铣复合加工程序仿真系统研究[D]. 杨琳.重庆大学 2010
本文编号：2947087
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TK6920机床立体模型
7快慢与否。(3)主轴箱主轴箱之于机床，犹如心脏之于人体器官的重要程度，一个性能出色，刚度强劲的主轴箱，会对生产出的工件的精细程度有一个质的飞跃。本次设计中，计划是先对前部做一个开口设计，之后进行对比研究分析前部不做开口的设计方案[24]。镗轴伴随着滑枕协同运行，在一来一回之间完成对工件的切割。TK6920铣镗床主轴箱的装配图如图2-2所示。图2-2TK6920铣镗床主轴箱装配图(4)床身床身承载着立柱和主轴箱部件、重锤、自重等众多零部件[25]。目前，任何机器设备在工作时，由于摩擦力的存在都无法避免热量的发散现象的发生，导致热危害。为了及时将机床的热量散发出去保障正常运行，需要选择有良好热学性质的材质；另外须注意预防工作状态时一定频率引起的共振。(5)主轴系统主轴转速非常高在机床运作时，主轴系统中因存在主轴、镗轴、等轴系，主轴将散发出大量的热量，切削力将导致不稳定的振动，所以，对主轴系统的动、热力学性能有着较高地要求。(6)工作台系统工作台发生旋转时，固定在其上地工件也跟着工作台旋转运动，零件钻、铣、绞、攻丝、镗孔等众多工序的加工，只需要经过一次装夹就可以完成，这大大提高了工作效率。(7)换刀机构手架升降、刀库、手架机械手、回转机构等众多部分构成了换刀机构。输入既定程序要求，换刀装置接受输入信息后无需人工操作便能迅速完成装卸。(8)导轨
162/2102/21002/21000100010001)21)(1(对称ED（3-14）于是可知单元等效节点载荷列阵与单元刚度矩阵如下所示KDdxdydzBBre（3-15）eSeeerSerPPPPTdSNPfdxdydzN（3-16）接着将约束由单元节点转换成结构加点，单元节点位移列阵ea随后可用结构节点位移列阵a表示，详情如下：ae=Ga（3-17）其中G主要指62n阶自由度转换矩阵，n指结构节点个数。结合离散型总位能公式与式（3-13）（3-17），由此可得关于节点载荷与整体刚度的结构矩阵。reereePGPGKGK（3-18）方程求解具体步骤如下：[K]{a}=[P]（3-19）其中：a指的是节点位移列阵，F指的是节点载荷列阵[K]为整体刚度矩阵。3.2建立主轴箱有限元模型3.2.1导入模型运行ANSYS后，在菜单功能区以实用菜单>文件>导入>参数化实体的步骤选择，确定出主轴箱合适的模型。创建完毕的整体结构见图3-1。图3-1主轴箱有限元模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]数控龙门镗铣床ATT识码系统维修探讨[J]. 刘清. 中国设备工程. 2018(12)
[2]XK2130数控龙门镗铣床专项修理方案[J]. 张永占,陈振国,刘静波. 南方农机. 2018(10)
[3]关于数控镗铣床(卧式)操作经验总结[J]. 赵晓勇,栗文岳,陈琳. 科学技术创新. 2018(13)
[4]数控铣床金属构件加工工艺应用分析[J]. 张海松. 科技风. 2018(12)
[5]卧式数控镗铣床自动换刀装置设计[J]. 张瀚木. 民营科技. 2018(01)
[6]TK6920数控镗铣床加工水电闸门技术[J]. 李亮. 水电站机电技术. 2017(10)
[7]XK2316/5数控镗铣床的故障分析与处理[J]. 张金红. 设备管理与维修. 2017(14)
[8]CIMT2017数控龙门镗铣床类展品评述[J]. 李成勇. 世界制造技术与装备市场. 2017(04)
[9]配置数控万能附件铣头拓展数控龙门镗铣床使用功能[J]. 周宏伟. 机械制造. 2017(07)
[10]数控机床高速刚性攻丝优化技术研究[J]. 封光磊,崔岗卫,胡传勇,冯平书,晏腾飞,姜旭峰,寸花英. 制造技术与机床. 2017(07)
博士论文
[1]数控机床误差补偿关键技术及其应用[D]. 沈金华.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]重型落地铣镗床主轴组件热特性分析及结构优化[D]. 邓健.哈尔滨工业大学 2012
[2]数控车铣复合加工程序仿真系统研究[D]. 杨琳.重庆大学 2010
本文编号：2947087
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