超高速凸轮轴磨床整机动态特性与动刚度研究

发布时间：2017-09-19 05:46

  本文关键词：超高速凸轮轴磨床整机动态特性与动刚度研究

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【摘要】：随着“中国制造2025”的逐步推进,制造业将迎来新一轮的飞速发展。机床装备作为机械制造行业不可或缺的工作母机,它是各种装备制造、零件生产的重要基础和前提。开发一批高精、高速、高效、柔性的数控机床与基础制造装备,加快高档数控机床装备的研发,是实现我国从制造大国到制造强国的必由之路。凸轮轴是汽车、内燃机、国防等众多行业所需的重要零部件,高质高精的凸轮轴是由精度稳定、性能卓越、效率高超的数控凸轮轴磨床保证。高速凸轮轴磨床在实际加工过程中产生的振动直接决定了其加工质量。因此高速凸轮轴磨床一方面要具备很高的静刚度,另一方面还必须拥有足够的动刚度。要实现凸轮轴的高速、高效、高精加工,就必须对机床整体及关键部件进行动力学分析。本文主要以凸轮轴磨床整机动刚度为研究目标,依次从机床重要零部件的动刚度测试、机床整体动刚度求解、整机动刚度验证三个层次对CNC8325B型数控凸轮轴磨床进行了动刚度分析。论文首先对机床动态特性研究的基本内容、概念及意义进行探讨,阐述了机床动态测试的原理,并对整机动刚度的研究内容进行概述,提出了整机动刚度的计算公式。以CNC8325B型超高速数控凸轮轴磨床为研究对象,对其部件及整机展开动刚度研究。采用频响函数分析方法分别对机床床身、砂轮主轴、工件主轴、工件导轨、砂轮架箱体、砂轮架上下垫板、头架、尾架等九大部件进行动刚度试验,获得各个部件的动刚度图谱,固有频率和阻尼比,分析了影响机床动刚度的薄弱部件以及各部件刚度薄弱点的共振频率和机床临界转速。并在此基础上,获得了整机三个方向的动刚度。论文对CNC8325B型超高速数控凸轮轴磨床的整机动刚度进行验证,根据凸轮轴磨床整机动刚度最终反应在直接影响加工质量的工件主轴上,实时测量工件主轴在加工过程中所受的磨削力和主轴位移,计算出实际加工过程中机床的动刚度,并用实际加工过程中测得的机床整机动刚度对锤击法得到的整机动刚度进行了验证。两种动刚度测试方法对于机床的动刚度测试均具有可行性,为机床的动刚度测试提供了新的思路,为机床产品设计提供了实际的指导意义。
【关键词】：凸轮轴磨床 动态特性 整机动刚度 动刚度验证
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景10
• 1.1.3 课题意义10-12
• 1.2 国内外研究现状及问题12-16
• 1.2.1 高速凸轮轴磨床的发展12-13
• 1.2.2 高速机床动态特性研究现状13-16
• 1.3 论文主要研究内容16-18
• 第二章 机床动态特性理论研究18-28
• 2.1. 动态特性分析的概念、内容以及分析的意义18-19
• 2.2 动态特性分析的手段及方法19-20
• 2.3 模态分析20-22
• 2.3.1 模态分析理论基础20-21
• 2.3.2 模态分析的目的21-22
• 2.4 机床的刚度分析22-26
• 2.4.1 静刚度的概述22-23
• 2.4.2 动刚度的概述23-26
• 2.5 整机动刚度的定义26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 CNC8325B整机动刚度分析及测试28-60
• 3.1 整机动刚度的研究对象28-30
• 3.1.1 CNC8325B数控凸轮轴磨床简介28-30
• 3.2 凸轮轴磨床动刚度测试方案30-40
• 3.2.1 动刚度测试方法30-33
• 3.2.2 测试系统33-36
• 3.2.3 动刚度试验过程36-40
• 3.3 数控凸轮轴磨床动刚度分析40-57
• 3.3.1 机床动刚度薄弱部件的优化56-57
• 3.4 整机动刚度计算57
• 3.5 本章小结57-60
• 第四章 整机动刚度验证60-72
• 4.1 实验方案设计60-61
• 4.2 磨削力测试61-66
• 4.2.1 实验测力系统61-62
• 4.2.2 单顶尖测力仪原理62-63
• 4.2.3 单顶尖测力仪系统标定63-64
• 4.2.4 磨削力实验方案64-65
• 4.2.5 磨削力采集65-66
• 4.3 工件主轴系统实时位移测量66-70
• 4.3.1 位移测试系统67-69
• 4.3.2 位移测试实验方案69
• 4.3.3 工件主轴位移测试结果69-70
• 4.4 机床整机动刚度验证70-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第五章 结论与展望72-74
• 5.1 论文研究结论72-73
• 5.2 论文研究展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79

【参考文献】

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本文编号：879849