数控龙门钻铣床滑枕组件热结构分析及改进研究

发布时间：2017-11-06 00:24

  本文关键词：数控龙门钻铣床滑枕组件热结构分析及改进研究

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【摘要】：数控龙门钻铣床作为机械装备制造的母机,在加工大中型复杂零件的制造领域有着不可替代的作用。滑枕组件是数控龙门钻铣床主轴的支撑部件,其刚度直接影响到加工精度和加工工件的表面质量。某机床制造企业生产的数控龙门钻铣床在工作时滑枕组件出现了热变形较大的问题。本文在综合国内外相关研究的基础上,针对企业研发的数控龙门钻铣床滑枕组件进行了热结构分析及改进研究。主要研究包括:1.建立了数控龙门钻铣床滑枕组件的温度场计算模型、热应力及热结构耦合变形模型。通过分析数控龙门钻铣床内部热源的特性,重点建立了主轴轴承摩擦热的计算模型、数控龙门钻铣床的传热模型,最终得到了滑枕组件三维温度场计算模型矩阵。在滑枕组件温度场计算结果的基础上,建立了数控龙门钻铣床滑枕组件的热应力及热结构耦合变形模型。2.求解了滑枕组件温度场模型并分析了求解结果。针对数控龙门钻铣床某一实际问题利用上述三维温度场计算模型得到滑枕组件的温度场分布,结果显示滑枕组件的温度场梯度大,达到20℃且温度场分布关于主轴中心呈非对称性。分析滑枕组件温度场发现其温度场的非对称性与滑枕组件结构的非对称性存在明显的相关性。3.求解了滑枕组件热应力及热结构耦合变形模型并分析了求解结果。在滑枕组件温度场的基础上,采用五种函数法求解上述滑枕组件热应力及热结构耦合变形模型,并得到数控龙门钻铣床滑枕组件的热变形结果。计算结果显示了数控龙门钻铣床在工作状态下主轴滑枕组件Z向进给不同位置时,由于滑枕组件热变形导致的刀具X向偏移最大,达到21.967μm超过了精度设计要求,该结果与生产实际吻合。计算得到的变形结果进一步揭示了滑枕组件在结构上存在的非对称性的问题。4.改进了滑枕组件的热结构并进行了对比验证。针对上述发现的滑枕组件热结构不对称导致热变形的问题,提出了滑枕组件热结构对称的改进设计,并且对比验证了改进前后滑枕组件的热特性。对比显示,改进后的滑枕结构改善了X向变形较大的状况,由改进前的21.967μm降低至11μm,并达到了数控龙门钻铣床的精度设计要求。同时,改进后的主轴轴承座的温度、热应变和热变形均有大幅降低,其中最高温度由改进前53.229℃降低至28.672℃,最大热应变由改进前的0.375μm/mm降低至0.080μm/mm,最大热变形由改进前的94μm降低至20μm,从而证明了改进设计的有益性。
【学位授予单位】：桂林电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659

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1 罗来科,宣益民,韩玉阁;坦克炮管温度场的有限元计算[J];兵工学报;2005年01期

2 唐志伟,马重芳,蒋章焰;关于工业热管的回顾与展望[J];北京工业大学学报;2002年04期

3 张世红,王祺,周琦;催化燃烧炉特性的实验研究[J];北京建筑工程学院学报;2003年03期

4 张世红,宋鹏,刘雪莲,周琦;催化燃烧炉近零污染排放和其技术利用的研究[J];北京建筑工程学院学报;2005年01期

5 曹艳丽;童树廷;;应用微机建立玻璃窑炉池壁温度场模型[J];玻璃;2007年04期

6 刘瑾;杨海马;陈军;李瑞婷;;电容传感器的信号处理及其在机床主轴热变形测量中的应用研究[J];传感技术学报;2011年01期

7 刘志艳，韦艳;辐射率变化对测温精度的影响及误差分析[J];东北重型机械学院学报;1996年04期

8 余西龙;郭颜红;门们;周建军;杨乾锁;;应用于固体火箭发动机喷管出口羽流温度测量的光学辐射高温计[J];导弹与航天运载技术;2008年02期

9 汪骥;刘玉君;纪卓尚;邓燕萍;;水火弯板数值模拟中热源模型参数研究[J];大连理工大学学报;2006年03期

10 李宁;潘卫明;;液氧加注数值计算模型[J];低温工程;2008年03期

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1 朱晓林;高青;于鸣;王有镗;江彦;;地下换热器热应变计算分析方法研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年

2 陈静;曹艳丽;童树廷;周萘;;影响玻璃熔窑池壁使用寿命因素的研究[A];中国硅酸盐学会玻璃分会2009年全国玻璃科学技术年会论文集[C];2009年

3 刘志恩;蒋炎坤;董哲林;陈国华;;汽油机燃烧室多体耦合系统瞬态传热模拟[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年

4 王晶晶;赵传山;姜亦飞;;提高硅酸铝纤维分散性能的研究[A];’2009(第十七届)全国造纸化学品开发及造纸新技术应用研讨会论文集[C];2009年

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1 王玉成;TiB_2-BN复相陶瓷的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2002年

2 余徽;浮力存在下的层流及湍流流动与传热的数值研究[D];四川大学;2001年

3 黄美东;脉冲偏压电弧离子镀低温沉积研究[D];大连理工大学;2002年

4 李侃社;磨盘碾磨固相剪切复合技术及导电导热聚丙烯/石墨纳米复合材料的制备与性能研究[D];四川大学;2002年

5 毛军逵;一种基于热驱动理论的新型冷却技术机理研究[D];南京航空航天大学;2003年

6 叶水泉;蓄冰盘管传热性能及低温送风空调系统研究[D];浙江大学;2004年

7 杨磊;混凝土坝施工期冷却水管降温及温控优化研究[D];武汉大学;2005年

8 张璋;超薄快速铸轧的凝固前沿计算及应用研究[D];中南大学;2004年

9 张信荣;空间站环控生保系统热管理研究[D];清华大学;2002年

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1 高珊;蒸气压缩式制冷装置稳态仿真及分析[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 罗文;数控机床热误差检测与补偿技术[D];南京航空航天大学;2010年

3 刘洋;高速高精数控车床主轴单元特性分析及其优化[D];华东交通大学;2009年

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5 张安超;水火弯板关键技术研究[D];上海交通大学;2011年

6 郎建林;喷雾干燥法制备氧化铝多孔陶瓷的工艺与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

7 彭鹏;高导热环氧树脂复合材料的制备与研究[D];上海交通大学;2011年

8 凌坚;连栋温室反射型保温幕的性能研究[D];中国农业大学;2001年

9 张海;目标与背景红外辐射特征的模拟仿真[D];南京理工大学;2002年

10 肖占山;注水井井下温度场数值模拟[D];大庆石油学院;2002年

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本文编号：1146556