数控机床VMC850B动态特性仿真测试与优化
发布时间：2021-01-14 19:16
机械制造工业是国民经济的基础,随着信息科技和先进制造技术的发展,数控机床的应用越来越广泛,因此我国制造业对数控机床的加工精度、加工质量等指标的要求也越来越高。研究表明,机床的动态特性对机床的加工精度有很大影响。因此对数控机床进行动态特性仿真测试与优化,成为提高机床加工性能的有效方法。本文以沈阳机床集团生产的VMC850B数控机床为研究对象,对其进行锤击法实验模态分析,利用Ansys workbench软件对立柱进行理论分析并进行拓扑优化设计,最后对机床的滑座进行尺寸灵敏度分析,在保证动态特性的基础上,实现质量的降低。本文的主要内容及相关结论如下:（1）综述整机动态特性的主要研究方法和前人工作,论述机床结合面参数识别和机床结构拓扑优化设计的国内外应用与研究,研究对立式加工中心进行动态特性分析的必要性。（2）以结构动力学理论为基础,对机床整机进行动力学响应分析;采用弹簧-阻尼单元,建立机床固定、滑动结合面等效模型,将结合面的阻尼、刚度值施加到整机有限元模型中,为后续进行加工中心整机动态特性分析奠定基础。该仿真模型不仅可以预测实际加工情况,而且为机床的性能优化提供参考依据。（3）首先采用单点...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机床常见结合面类型弹赞一阻尼示意图
又。需要通过网格划分，来获得包含节点和单元的有限元模型。根据所选形式，施加载荷和约束，求解边界条件。??算??总方程并施加载荷和边界条件的约束，可求解相应的线性方程，得位移。??处理??算后的结果进行相应的数据处理，得到所需的振型图、应变、应力的分析、优化奠定了基础。??通用有限元分析软件Ａｎｓｙｓ，是最早进入国内市场的商业化软件之一，推出至今，成为了国内知名度最高的有限元软件。Ａｎｓｙｓ?ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ作软件的一个子模块，提供较为灵活的图形和数据接口，可以较为便捷的共享，大量节省了工作量。??ＣＡＤ软件
??滑座的部件如图２．３所示。??夢通??（ａ）滑座结构图?（ｂ）立柱结构图??图２．３典型零部件结构图??Ｆｉｇ．２．３?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｐａｒｔｓ?ａｎｄ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｄｒａｗｉｎｇ??该型立式加工中心工作台的最大承重为３００ｋｇ，数控系统采用ＦＡＮＵＣ系统。??刀库采用圆盘式刀库，可配备２０把刀具，实现无噪音运转。定位精度为０．０１２ｍｍ，??重复定位精度可达到０．００８ｍｍ，具体参数如表２．１所示。??表２．１?ＶＭＣ８５０Ｂ加工中心主要参数??Ｔａｂｌｅ２．１?Ｍａｉｎ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ＶＭＣ８５０Ｂ?ｍａｃｈｉｎｉｎｇ?ｃｅｎｔｅｒ??项目?单位?参数??工作台尺寸?ｍｍ?６５０ｘ４３０??主轴转速?ｒｐｍ?１００００??工作范围?Ｘ／Ｙ／Ｚ?ｍｍ?５８０／４２０／５２０??快移速度?Ｘ／Ｙ／Ｚ?ｍ／ｍｉｎ?４８／４８／４８??定位精度?ｍｍ?０．０１２??重复定位精度?ｍｍ?０．００８??２．４机床结合面的处理??２．４．１等效动力学模型的建立??立式加工中心机床由床身、滑座、工作台、立柱和主轴箱五大主要部件构成，??－１８－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态灵敏度的数控机床立柱优化设计[J]. 方浩,王彦伟. 武汉工程大学学报. 2018(05)
[2]卧式加工中心立柱的轻量化设计研究[J]. 郑文标,彭晋民. 组合机床与自动化加工技术. 2017(08)
[3]加工中心进给系统动态特性分析及工作台尺寸优化设计[J]. 仇政,张松,田昆,张涛. 制造技术与机床. 2017(04)
[4]基于ANSYS Workbench的凸轮轴磨床床身动静态性能分析[J]. 范晋伟,陶浩浩,王鸿亮,吕琦. 制造技术与机床. 2016(10)
[5]面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究[J]. 刘成颖,谭锋,王立平,蔡钊勇. 机械工程学报. 2016(03)
[6]机床工作台动态特性分析及优化[J]. 张希峰,高东强,王伟,孙倩,韩昆. 制造技术与机床. 2015(04)
[7]基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析[J]. 朱坚民,张统超,李孝茹. 机械工程学报. 2015(17)
[8]基于响应面法的数控机床床鞍尺寸优化[J]. 罗孟然,丛明,王德胜,郝思文,邢晓辉. 组合机床与自动化加工技术. 2014(09)
[9]CY-K510型数控机床试验模态分析[J]. 杨胜利,张敏明,赵娜. 济源职业技术学院学报. 2013(04)
[10]基于模态测试的机床动态性能优化[J]. 周雪钢,赵峰,马晓波,吴玉亮. 机床与液压. 2013(23)
博士论文
[1]机床螺栓结合面力学特性机理研究与应用[D]. 廖昕.东南大学 2017
[2]永磁同步伺服电动机转矩脉动抑制方法研究[D]. 任武.华中科技大学 2016
[3]精密数控机床及其典型结合面理论建模与实验研究[D]. 方兵.吉林大学 2012
硕士论文
[1]复合材料机床床身动态特性的理论与试验研究及结构优化[D]. 卢东辉.南京理工大学 2017
[2]某型号卧式加工中心模态分析及优化设计[D]. 岳文斌.大连理工大学 2016
[3]数控加工中心多主轴系统设计[D]. 朱朝光.南昌大学 2016
[4]高速卧式加工中心静动态性能分析与结构优化[D]. 谭锋.电子科技大学 2015
[5]龙门加工中心整机及关键部件静动态特性分析与试验研究[D]. 田野.吉林大学 2014
[6]基于模态分析技术的全地形车振动特性分析与优化[D]. 张科.重庆理工大学 2014
[7]SGM50A卧式加工中心动态特性分析及关键部件的优化[D]. 吴玲丽.南京理工大学 2014
[8]热—机械耦合场作用下夹套式平盖的应力分析与结构优化设计研究[D]. 徐君臣.大连理工大学 2013
[9]基于结合面的CKX53280铣车床整机动态特性分析[D]. 陈金.华中科技大学 2013
[10]数控机床模态实验的激励点选择和响应测点布置优化[D]. 白向贺.华中科技大学 2012
本文编号：2977387
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机床常见结合面类型弹赞一阻尼示意图
又。需要通过网格划分，来获得包含节点和单元的有限元模型。根据所选形式，施加载荷和约束，求解边界条件。??算??总方程并施加载荷和边界条件的约束，可求解相应的线性方程，得位移。??处理??算后的结果进行相应的数据处理，得到所需的振型图、应变、应力的分析、优化奠定了基础。??通用有限元分析软件Ａｎｓｙｓ，是最早进入国内市场的商业化软件之一，推出至今，成为了国内知名度最高的有限元软件。Ａｎｓｙｓ?ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ作软件的一个子模块，提供较为灵活的图形和数据接口，可以较为便捷的共享，大量节省了工作量。??ＣＡＤ软件
??滑座的部件如图２．３所示。??夢通??（ａ）滑座结构图?（ｂ）立柱结构图??图２．３典型零部件结构图??Ｆｉｇ．２．３?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｐａｒｔｓ?ａｎｄ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｄｒａｗｉｎｇ??该型立式加工中心工作台的最大承重为３００ｋｇ，数控系统采用ＦＡＮＵＣ系统。??刀库采用圆盘式刀库，可配备２０把刀具，实现无噪音运转。定位精度为０．０１２ｍｍ，??重复定位精度可达到０．００８ｍｍ，具体参数如表２．１所示。??表２．１?ＶＭＣ８５０Ｂ加工中心主要参数??Ｔａｂｌｅ２．１?Ｍａｉｎ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ＶＭＣ８５０Ｂ?ｍａｃｈｉｎｉｎｇ?ｃｅｎｔｅｒ??项目?单位?参数??工作台尺寸?ｍｍ?６５０ｘ４３０??主轴转速?ｒｐｍ?１００００??工作范围?Ｘ／Ｙ／Ｚ?ｍｍ?５８０／４２０／５２０??快移速度?Ｘ／Ｙ／Ｚ?ｍ／ｍｉｎ?４８／４８／４８??定位精度?ｍｍ?０．０１２??重复定位精度?ｍｍ?０．００８??２．４机床结合面的处理??２．４．１等效动力学模型的建立??立式加工中心机床由床身、滑座、工作台、立柱和主轴箱五大主要部件构成，??－１８－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态灵敏度的数控机床立柱优化设计[J]. 方浩,王彦伟. 武汉工程大学学报. 2018(05)
[2]卧式加工中心立柱的轻量化设计研究[J]. 郑文标,彭晋民. 组合机床与自动化加工技术. 2017(08)
[3]加工中心进给系统动态特性分析及工作台尺寸优化设计[J]. 仇政,张松,田昆,张涛. 制造技术与机床. 2017(04)
[4]基于ANSYS Workbench的凸轮轴磨床床身动静态性能分析[J]. 范晋伟,陶浩浩,王鸿亮,吕琦. 制造技术与机床. 2016(10)
[5]面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究[J]. 刘成颖,谭锋,王立平,蔡钊勇. 机械工程学报. 2016(03)
[6]机床工作台动态特性分析及优化[J]. 张希峰,高东强,王伟,孙倩,韩昆. 制造技术与机床. 2015(04)
[7]基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析[J]. 朱坚民,张统超,李孝茹. 机械工程学报. 2015(17)
[8]基于响应面法的数控机床床鞍尺寸优化[J]. 罗孟然,丛明,王德胜,郝思文,邢晓辉. 组合机床与自动化加工技术. 2014(09)
[9]CY-K510型数控机床试验模态分析[J]. 杨胜利,张敏明,赵娜. 济源职业技术学院学报. 2013(04)
[10]基于模态测试的机床动态性能优化[J]. 周雪钢,赵峰,马晓波,吴玉亮. 机床与液压. 2013(23)
博士论文
[1]机床螺栓结合面力学特性机理研究与应用[D]. 廖昕.东南大学 2017
[2]永磁同步伺服电动机转矩脉动抑制方法研究[D]. 任武.华中科技大学 2016
[3]精密数控机床及其典型结合面理论建模与实验研究[D]. 方兵.吉林大学 2012
硕士论文
[1]复合材料机床床身动态特性的理论与试验研究及结构优化[D]. 卢东辉.南京理工大学 2017
[2]某型号卧式加工中心模态分析及优化设计[D]. 岳文斌.大连理工大学 2016
[3]数控加工中心多主轴系统设计[D]. 朱朝光.南昌大学 2016
[4]高速卧式加工中心静动态性能分析与结构优化[D]. 谭锋.电子科技大学 2015
[5]龙门加工中心整机及关键部件静动态特性分析与试验研究[D]. 田野.吉林大学 2014
[6]基于模态分析技术的全地形车振动特性分析与优化[D]. 张科.重庆理工大学 2014
[7]SGM50A卧式加工中心动态特性分析及关键部件的优化[D]. 吴玲丽.南京理工大学 2014
[8]热—机械耦合场作用下夹套式平盖的应力分析与结构优化设计研究[D]. 徐君臣.大连理工大学 2013
[9]基于结合面的CKX53280铣车床整机动态特性分析[D]. 陈金.华中科技大学 2013
[10]数控机床模态实验的激励点选择和响应测点布置优化[D]. 白向贺.华中科技大学 2012
本文编号：2977387
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