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基于有限元方法的超硬刀具磨床主轴系统特性研究与优化

发布时间:2018-01-09 02:21

  本文关键词:基于有限元方法的超硬刀具磨床主轴系统特性研究与优化 出处:《上海师范大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 工具磨床 主轴系统 有限元分析 静动态特性 优化设计


【摘要】:机床工业对国家各工业部门的装备自动化和制造业自动化的实现有直接影响,其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标之一。超硬刀具磨床是机床的一种。磨床在进行磨削加工时,主轴系统的静动态性能对机床的加工精度有很大影响。因此磨床主轴系统的静动态性能分析在机床的设计中占据着重要地位。懫用有限元法对主轴系统的静动态特性进行分析,探究高速磨削过程中的应变和受迫振动问题;进行优化设计,提高主轴设计的水平,缩短设计时间,降低设计成本,对提高磨床整机性能具有重要现实意义。本文针对京诚机床公司某型号磨床,利用有限元分析ANSYS软件,以改善主轴静动态特性、提高磨床加工性能为研究目的,进行了主轴系统的性能分析和优化设计,具体包括:1.根据磨床主轴系统的结构和实际工况,采用Solid Works软件建立主轴系统实体模型。将实体模型导入ANSYS软件,确定主轴的载荷和约束条件,选定单元类型,进行网格划分,建立了精确的磨床主轴系统有限元分析模型。2.选取磨床主轴的两种工况,采用有限元法对主轴系统进行静力学分析、模态分析和谐响应分析,得到了主轴出现最大变形的位置及其静刚度、固有频率和谐响应峰值。对比不同工况下主轴系统的性能,进而发现其设计薄弱环节。3.利用ANSYS的APDL参数化语言,建立主轴系统的参数化有限元模型。选用ANSYS自带的优化工具完成主轴系统优化设计,使得主轴结构变轻,刚度提高,并获得更优的静动态性能。课题研究成果为机床主轴系统的静、动态设计提供了依据,缩短了设计周期,提高了设计效率。
[Abstract]:The machine tool industry of equipment automation and automation of manufacturing countries of various industrial sectors to achieve a direct impact, its development level is an important indicator to measure a country's comprehensive national strength. The super hard tool grinder is a machine tool grinder. In the grinding process, has great influence on machining accuracy of static and dynamic performance of the spindle system of the static and dynamic performance of machine tool. So the main spindle system of the grinder analysis plays an important role in the design of machine tool. Zhi analysis using the finite element method of static and dynamic characteristics of the spindle system, explore the strain in high speed grinding process and the problems of forced vibration; optimize the design, improve the level of the main axle design, shorten the design time. To reduce the design cost, has important practical significance to improving the performance of grinding machine. In this paper a type of machine tool company Beijing grinder, using finite element analysis software ANSYS, in order to improve the main Axis of the static and dynamic characteristics, improve the processing performance of grinding machine for the purpose of the study, the performance analysis and optimization design of spindle system, including: 1. according to the structure of the main spindle system of the grinder and the actual working conditions, using Solid Works software to establish the solid model of spindle system. The solid model is imported into ANSYS software, the loads and constraints of the spindle, selected the element type, mesh, two conditions of establishing a high precision grinder spindle system finite element analysis model of the selected.2. spindle, the static analysis of the spindle system by using the finite element method, modal analysis and harmonic response analysis, the maximum deformation of the spindle position and static stiffness, natural frequency and harmonic response peak performance. Comparison of different conditions of the spindle system, and find out the weakness of the design using.3. APDL parameter language ANSYS, the parametric model of spindle system The finite element model. The optimization tools in ANSYS to complete the optimization design of spindle system, the spindle structure becomes lighter, the stiffness is increased, and the static and dynamic performance better. The research results for the machine tool spindle system is static, provides the basis for the dynamic design, shorten the design cycle, improve the design efficiency.

【学位授予单位】:上海师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG580.2

【参考文献】

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本文编号:1399626

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