ADI数控车床动态特性技术研究

发布时间：2021-08-01 01:25

　　机械制造业在我国国民经济中属于重要支柱型产业,现阶段的中国正在由制造大国向制造强国转变。作为机械制造业的关键技术,数控机床技术是推动我国制造业转型升级的重要驱动力,随着工业生产效率和产品精度要求的提高,要求数控机床具有更高的精度和稳定性,迫切需要对机床的动态特性进行技术研究。本文以ADI数控车床为研究对象,对车床整机和主要组成部件进行动态特性分析和结构优化改进。论文首先根据ADI数控车床的设计方案建立车床的三维实体模型,利用有限元软件ANSYS对机床的床身、尾座、主轴箱、刀架、拖板以及整机进行静力学分析和模态分析,根据分析结果找出原设计方案中结构的薄弱环节,并以此为依据对原机床结构进行优化改进设计。床身作为数控车床的重要支撑件,有限元计算分析发现其低阶模态出现局部振型,床身整体动刚度需要进一步提高。本文在不过多增加床身质量的前提下提出在床身内部与上导轨区域增加加固筋板和床身底部薄弱部分填厚的结构优化方案。尾座体是车床的运动件之一,以轻量化为目标,在原有设计方案中结构的最大应力远远小于材料的极限应力,设计余量过剩的前提下,从使用新型轻质材料和结构拓扑优化两方面针对机床尾座提出轻量化改进方... 

【文章来源】：河南科技大学河南省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数控机床的发展现状及趋势
        1.2.2 机床动力学分析的研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 结构动力学分析的理论基础
    2.1 结构的动力学方程
        2.1.1 单元动力学方程的推导
        2.1.2 单元质量矩阵和阻尼矩阵的坐标变换
        2.1.3 结构动力学方程的建立
    2.2 结构的无阻尼自由振动方程
    2.3 ANSYS软件介绍
    2.4 本章小结
第3章 车床三维实体与有限元模型的建立
    3.1 ADI数控车床简介
    3.2 机床实体模型建立
    3.3 数控车床有限元模型建立
        3.3.1 有限元模型的建立要点
        3.3.2 Meshing网格划分平台的3D网格类型及划分方法
        3.3.3 车床有限元模型建立
    3.4 本章小结
第4章 ADI数控车床的动态特性分析
    4.1 动态特性分析的应用与基本步骤
    4.2 数控车床床身的动态特性分析
        4.2.1 床身有限元模型建立
        4.2.2 边界条件加载
        4.2.3 床身静力学分析
        4.2.4 模态分析及结果
    4.3 数控车床尾座的动态特性分析
        4.3.1 尾座的有限元模型建立
        4.3.2 边界条件加载
        4.3.3 静力学分析及结果
        4.3.4 模态分析及结果
    4.4 机床其他部件的模态分析
        4.4.1 主轴箱的模态分析与结果
        4.4.2 拖板模态分析与结果
        4.4.3 刀架模态分析与结果
    4.5 数控车床整机的动态特性分析
    4.6 本章小结
第5章 ADI数控车床结构优化改进设计
    5.1 床身结构改进设计
        5.1.1 床身结构改进方案
        5.1.2 床身改进方案对比分析
        5.1.3 床身结构综合改进方案
    5.2 尾座体轻量化设计
        5.2.1 结构轻量化的方法
        5.2.2 尾座体不同材料分析对比
        5.2.3 尾座体拓扑优化分析
    5.3 下拖板轻量化设计
        5.3.1 下拖板静力学分析
        5.3.2 下拖板拓扑优化分析
    5.4 优化后整机动态特性
    5.5 综合优化后机床动态性能评估
    5.6 本章小结
第6章 结论
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国高档数控机床产业发展支撑体系初探[J]. 黄韶娟,盛伯浩,吴进军,焦炬.  制造技术与机床. 2019(01)
[2]数控机床模块化设计系统的研究与开发[J]. 苏铭,游有鹏,杨雪峰.  机械设计与制造. 2018(12)
[3]基于模态分析的数控内齿强力珩齿机床身优化设计[J]. 李文浩,夏链,袁彬,韩江.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(11)
[4]基于高加速度加工的机床动态特性研究[J]. 米洁,甄真,祝英平.  机械强度. 2018(04)
[5]浅析有限元软件在机械设计制造中的应用[J]. 李雨乐,王瑞.  中国战略新兴产业. 2018(32)
[6]云计算在智能机床控制体系中的应用探析[J]. 黄莹,卢秉恒,赵万华.  机械工程学报. 2018(08)
[7]智能制造与先进数控技术[J]. 黄筱调,夏长久,孙守利.  机械制造与自动化. 2018(01)
[8]大型复合数控机床的研发现状与前景展望[J]. 刘世豪,赵伟良.  制造技术与机床. 2017(06)
[9]基于结合面特性的强力珩齿机动力学分析[J]. 韩江,赵飞虎,夏链.  制造技术与机床. 2016(09)
[10]XK719数控铣床的结构尺寸优化[J]. 张疆平,关英俊,贾成阁,赵希禄.  机床与液压. 2016(15)

博士论文
[1]高速磨床动态特性及结构优化设计研究[D]. 陈桂平.湖南大学 2018

硕士论文
[1]高速、高精度数控铣床电主轴结构优化设计及其性能研究[D]. 陈丽婷.浙江大学 2016
[2]CK1440型数控车床床身动态特性分析与结构改进[D]. 吴良宝.南京理工大学 2012
[3]机床结构动力学建模及动态特性分析技术的研究[D]. 林贤响.浙江工业大学 2012
[4]数控车床床身结构动态分析与优化研究[D]. 林天清.昆明理工大学 2009



本文编号：3314567