高精度机床螺栓联接与精度保持性的相关性机理研究
发布时间：2021-07-11 03:25
与国外高精度机床相比,国产数控机床在服役过程中普遍暴露出精度保持性差的问题,已成为制约其行业竞争力的关键所在。对于一般的大型/重型数控机床,作为基础大件的床身大多采用地脚螺栓组联接方式,其现场安装后的结构稳定性将直接影响整个数控机床的加工精度及其精度保持性。地脚螺栓组依次预紧时的螺栓间弹性相互作用及基于时效硬化的螺栓蠕变松弛效应会导致床身的几何尺寸及应力分布发生变化,进而影响机床的几何精度及精度保持性。本文以多螺栓联接组件作为研究对象,主要进行了螺栓组弹性相互作用及蠕变松弛效应理论建模、螺栓蠕变力计算公式推导等方面的工作,并应用推广实现五轴龙门加工中心地脚螺栓组预紧工艺参数量化分析与预紧方案优化,主要的研究内容包括以下几个方面:（1）从单螺栓联接结构弹性交互刚度理论建模入手,计算获得单螺栓联接弹性交互刚度表达式,在此基础上通过简化被连接件螺栓孔单元为“弹簧-节点”结构建立了四螺栓联接结构理论模型,并推广到一般性n螺栓弹性相互作用通用模型,获得了螺栓组按照一定顺序预紧后各螺栓的残余预紧力表达式;（2）采用通用的基于时效硬化的幂律模型描述螺栓蠕变松弛行为,建立了螺栓轴向蠕变变形数学模型并推...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机床精度保持性影响因素除机床床身外，机床导轨磨损也是影响机床几何精度的关键部件
在而对机床精度保持性产生较大影响。1.3 床身与地基连接性能国内外研究现状一般而言，数控机床通过地脚螺栓与地基紧固连接，如图1.2所示。地脚螺栓在紧固时需要施加一定的预紧力，预紧力大小可通过一般经验公式计算获得[17,18]。然而，国内机床企业对于机床床身与地基间地脚螺栓的安装和装配缺乏重视，导致床身安装完成后需要进行反复的调整工作才能达到机床的精度要求，并且造成精度保持性也相对低下。针对这一关键问题，国内外学者针对机床的连接性能进行了一些研究：在地基性能方面，刘晓青等[19]研究了一些新型的地基材料，实现加快施工速率，并提高床身的安装质量；SmadiM.等[20]结合数值仿真和实验测试方法研究了地基在受力过程中发生蠕变松弛对于地基强度的影响；王英达等[21,22]制定了机床地基的施工要求，主要研究了机床基础设计应考虑的因素、机床安装选址注意的问题、机床基础防振隔热处理、基础的防油、防水、防渗、防腐等。在地脚螺栓性能方面
图 1.3 弹性相互作用对于上述三螺栓结构，首先向中间螺栓 2 施加预紧载荷，则螺栓 2 处上、下法兰发生弹性变形而紧密贴合在一起，如上图（a）所示。紧接着向左侧螺栓 1 处施加预紧载荷，则螺栓 1 处上、下法兰发生的弹性形变会导致先前预紧的螺栓 2 的“松动”，即螺栓 2 的预紧力下降，如上图（b）所示。最后，向右侧螺栓 3 处施加预紧载荷，则螺栓 3 处上、下法兰的弹性变形会导致先前预紧的螺栓 1、
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型机床床身热变形及其结构优化[J]. 徐化文. 锻压技术. 2017(05)
[2]国产数控机床精度保持性分析及研究现状[J]. 马军旭,赵万华,张根保. 中国机械工程. 2015(22)
[3]加工中心精度保持性的评估与提高措施[J]. 牟冰,杨庆东. 机械工程与自动化. 2015(04)
[4]地脚螺栓蠕变松弛对大型数控机床几何精度衰退的影响[J]. 刘海波,吴嘉锟,王永青. 西安交通大学学报. 2015(09)
[5]基于金属与金属接触型螺栓法兰接头的垫片应力分析[J]. 陈圆,关凯书,马凯,章兰珠,徐严言. 压力容器. 2015(05)
[6]高温合金螺栓蠕变失效分析[J]. 亓婧,李因田,刘小辉,屈定荣,单广斌. 安全、健康和环境. 2015(05)
[7]螺栓被连接件刚度的解析计算[J]. 李晓阳,王西旺,张琳琳,王晓光. 北京工业大学学报. 2015(04)
[8]螺栓联接结构接触应力及结合面刚度影响因素研究[J]. 杨辉,韩江,褚向前. 机械强度. 2015(01)
[9]基于精度保持性的机床设计[J]. 韩玉勇,杨其坦,刘云辉. 机床与液压. 2014(16)
[10]数控机床基础大件精度保持性研究[J]. 胡敏,余常武,张俊,赵万华,寸花英,袁胜万. 西安交通大学学报. 2014(06)
硕士论文
[1]基于ABAQUS的铝合金轮毂螺栓预紧力仿真研究[D]. 李济含.燕山大学 2016
[2]数控机床伺服进给系统精度保持性试验研究[D]. 杨林霖.浙江大学 2014
[3]机床床身结构性能分析及优化[D]. 何昕.华中科技大学 2011
本文编号：3277237
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机床精度保持性影响因素除机床床身外，机床导轨磨损也是影响机床几何精度的关键部件
在而对机床精度保持性产生较大影响。1.3 床身与地基连接性能国内外研究现状一般而言，数控机床通过地脚螺栓与地基紧固连接，如图1.2所示。地脚螺栓在紧固时需要施加一定的预紧力，预紧力大小可通过一般经验公式计算获得[17,18]。然而，国内机床企业对于机床床身与地基间地脚螺栓的安装和装配缺乏重视，导致床身安装完成后需要进行反复的调整工作才能达到机床的精度要求，并且造成精度保持性也相对低下。针对这一关键问题，国内外学者针对机床的连接性能进行了一些研究：在地基性能方面，刘晓青等[19]研究了一些新型的地基材料，实现加快施工速率，并提高床身的安装质量；SmadiM.等[20]结合数值仿真和实验测试方法研究了地基在受力过程中发生蠕变松弛对于地基强度的影响；王英达等[21,22]制定了机床地基的施工要求，主要研究了机床基础设计应考虑的因素、机床安装选址注意的问题、机床基础防振隔热处理、基础的防油、防水、防渗、防腐等。在地脚螺栓性能方面
图 1.3 弹性相互作用对于上述三螺栓结构，首先向中间螺栓 2 施加预紧载荷，则螺栓 2 处上、下法兰发生弹性变形而紧密贴合在一起，如上图（a）所示。紧接着向左侧螺栓 1 处施加预紧载荷，则螺栓 1 处上、下法兰发生的弹性形变会导致先前预紧的螺栓 2 的“松动”，即螺栓 2 的预紧力下降，如上图（b）所示。最后，向右侧螺栓 3 处施加预紧载荷，则螺栓 3 处上、下法兰的弹性变形会导致先前预紧的螺栓 1、
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型机床床身热变形及其结构优化[J]. 徐化文. 锻压技术. 2017(05)
[2]国产数控机床精度保持性分析及研究现状[J]. 马军旭,赵万华,张根保. 中国机械工程. 2015(22)
[3]加工中心精度保持性的评估与提高措施[J]. 牟冰,杨庆东. 机械工程与自动化. 2015(04)
[4]地脚螺栓蠕变松弛对大型数控机床几何精度衰退的影响[J]. 刘海波,吴嘉锟,王永青. 西安交通大学学报. 2015(09)
[5]基于金属与金属接触型螺栓法兰接头的垫片应力分析[J]. 陈圆,关凯书,马凯,章兰珠,徐严言. 压力容器. 2015(05)
[6]高温合金螺栓蠕变失效分析[J]. 亓婧,李因田,刘小辉,屈定荣,单广斌. 安全、健康和环境. 2015(05)
[7]螺栓被连接件刚度的解析计算[J]. 李晓阳,王西旺,张琳琳,王晓光. 北京工业大学学报. 2015(04)
[8]螺栓联接结构接触应力及结合面刚度影响因素研究[J]. 杨辉,韩江,褚向前. 机械强度. 2015(01)
[9]基于精度保持性的机床设计[J]. 韩玉勇,杨其坦,刘云辉. 机床与液压. 2014(16)
[10]数控机床基础大件精度保持性研究[J]. 胡敏,余常武,张俊,赵万华,寸花英,袁胜万. 西安交通大学学报. 2014(06)
硕士论文
[1]基于ABAQUS的铝合金轮毂螺栓预紧力仿真研究[D]. 李济含.燕山大学 2016
[2]数控机床伺服进给系统精度保持性试验研究[D]. 杨林霖.浙江大学 2014
[3]机床床身结构性能分析及优化[D]. 何昕.华中科技大学 2011
本文编号：3277237
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