大型车床结构系统的设计与虚拟样机研究

发布时间：2017-04-14 03:02

  本文关键词：大型车床结构系统的设计与虚拟样机研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文主要介绍采用虚拟样机技术对大型车床主要结构件进行分析和结构设计优化。随着工业建设的发展壮大,对于工业制造的高水平机床的需求将越来越大,而机床制造业将发挥越来越大的作用。但是国内机床制造水平低,精度差的现状还是普遍存在的现象。虚拟样机技术是目前国内外应用非常广泛,发展很快的一门非常有用的技术。利用UG软件对现有的立式车床、龙门式车床结构进行三维建模,利用有限元分析软件进行动静态分析,找出其中的薄弱环节,重新改进设计。根据立式车床横梁、立柱等主要结构件在车床工作时的具体情况,分析了这些支承部件的结构特点、截面的形状、内部筋板的布置。针对立式车床的横梁结构、立柱结构、回转工作台、床身、动力箱这几个主要的结构部件建立三维模型,利用ANSYS软件对建立好的模型进行有限元分析。立式车床的横梁改进为双梁结构,切削刀架和托架位于梁的中间,这样可以有效地改善受力和热膨胀引起的不均匀变形。立柱和横梁的装配采用凹凸结构,这样可以使横梁的支撑更加稳定,而且解决了不均匀热变形和受力时引起的横梁后倾。通过动静态分可知改进设计的横梁已经达到了预期的效果。对大型立式车床的立柱、工作台等部件都进行了动静态分析,获得了模态频率和和振型。通过对于大型立式车床进行结构改进,提高了车床各个部分的结构强度,采用热平衡结构,对称式设计,有效降低了机床在切削加工中的受力,提高加工精度。通过轻量化床身设计,有效降低了整机重量,节约材料。通过有限元分析,可以看出机床各主要结构在不同载荷下的变形形状和最大变形区域,通过分析可得到该大型数控车床结构的薄弱环节,为车床结构进一步的结构设计优化提供一定的理论支持和依据。
【关键词】：大型立式车床 结构设计 三维建模 虚拟样机 有限元分析
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题的提出和研究意义9-11
• 1.1.1 课题提出的背景9-10
• 1.1.2 课题研究的意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及动态11-13
• 1.2.1 国内研究现状及发展动态11-12
• 1.2.2 国外研究现状及发展动态12-13
• 1.3 虚拟样机技术在机床结构设计中的应用13-15
• 1.4 论文主要研究内容15-19
• 2 大型立式车床各结构简介19-31
• 2.1 金属切削机床19-20
• 2.2 立式车床与立式加工中心20-24
• 2.2.1 立式车床横梁的简介22
• 2.2.2 立式车床立柱的简介22-23
• 2.2.3 立式车床床身的简介23-24
• 2.2.4 立式车床工作台的简介24
• 2.2.5 立式车床滑枕的简介24
• 2.3 本次设计的改进思路24-31
• 2.3.1 现有立式、龙门式机床结构存在问题分析25-28
• 2.3.2 立式机床结构改进设计方案28-31
• 3 大型数控立式车床整机建模31-39
• 3.1 横梁结构设计32-34
• 3.2 立柱的建模与设计34-35
• 3.3 床身的建模与设计35-36
• 3.4 移动式回转工作台的结构建模与设计36-37
• 3.5 整机结构建模与设计37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 4 立式车床各结构部件的有限元分析39-63
• 4.1 模态分析理论39-40
• 4.2 横梁的有限元分析40-45
• 4.3 立柱的有限元分析45-49
• 4.3.1 立柱有限元模型建立45-46
• 4.3.2 立柱的动静力学分析46-49
• 4.4 床身的有限元分析49-50
• 4.4.1 床身有限元模型建立49-50
• 4.4.2 床身的动静力学分析50
• 4.5 立式车床回转工作台的有限元分析50-57
• 4.5.1 立式车床工作台的有限元模型建立50-54
• 4.5.2 动力箱的模态分析54-57
• 4.6 龙门结构的动静态分析57-62
• 4.6.1 立柱有限元模型建立57
• 4.6.2 模态分析57-60
• 4.6.3 龙门结构的静力学析图60-62
• 4.7 本章小结62-63
• 5 总结展望63-65
• 5.1 总结63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-69
• 作者攻读学位期间发表论文清单69-71
• 致谢71

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