铣削加工中心立柱结构静动态性能的分析与研究

发布时间：2017-04-07 15:07

  本文关键词：铣削加工中心立柱结构静动态性能的分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着机械工程技术的发展,装备制造、交通运输、石油化工、航空航天及国防军工等对高速高精度加工中心的要求显著提高。而动态特性是衡量加工中心质量高低的最重要的性能指标之一。因此,提高铣削中心的动态性能具有重要意义。 为了保证机床具有良好的静动刚度、动态特性、精度保持性及加工工艺性,需要在设计和制造机床的过程中,对机床进行系统的动力学分析,以便能迅速准确的发现限制机床动态性能提高的薄弱环节,快速、灵活地实现动态设计,为机床结构设计提供科学合理的依据。 对高精度、高效率和高柔度数控铣床的研究,首先要对数控铣床机械结构设计和动态特性提出更高的要求。立柱作为弹性系统的元素之一,它直接影响零件表面成形运动轨迹的准确性,因此它的静动态性能将直接影响零件的加工精度、表面质量和机床的生产率。所以,研究立柱结构的静动态特性和提高立柱的抗振性和稳定性是必要的也是必需的。 针对立柱的稳定性和抗振性的研究,本文主要研究以下的几个问题: 1.立柱结构的静动刚度,即在满足加工要求的条件下,它的结构变形是否在许可的范围内。 2.对结构进行动态分析,研究它的固有频率、响应等问题。 3.在满足加工精度的条件下,使其结构最优化。 本文采用动态设计的思想,对铣削加工中心立柱结构进行了系统的动力学分析和仿真,分析、预测立柱结构的静动态特性,尤其是分析结构的模态特征以提高立柱结构的动态性能。在理论分析的基础上,通过有限元分析和实体虚拟仿真,得到立柱结构较真实的动力学特性,求解出了立柱结构在加工要求条件下的变形图,给出直观的变形量;并求出立柱结构的前六阶模态振型及固有频率;为铣削加工中心立柱结构的设计技术指标提供了解决途径和理论依据,对机床设计和实际应用都具有一定的参考价值。
【关键词】：加工中心 动态特性 立柱结构 虚拟仿真 有限元
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG549
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-9
• 第一章 绪论9-18
• 1．1 引言9
• 1．2 本课题研究背景及研究意义9-11
• 1．2．1 国内数控机床的研究概况9-10
• 1．2．2 国外数控机床的研究概况10-11
• 1．3 课题的研究意义和研究方法11-13
• 1．3．1 课题的来源11
• 1．3．2 XH716型削加工中心主要技术规格11-12
• 1．3．3 课题的意义12-13
• 1．4 本课题的研究方法及使用的软件13-17
• 1．4．1 课题的技术路线13
• 1．4．2 ANSYS7．0简介13-15
• 1．4．3 Pro/E介绍15-17
• 1．5 课题的主要目的17-18
• 第二章 立柱结构的静态分析18-33
• 2．1 有限单元法的理论基础18-22
• 2．1．1 有限元法的基本概念18
• 2．1．2 结构的静力学分析的有限元法18-22
• 2．2 切削力22-24
• 2．2．1 切削力的来源、切削分力及其作用22-23
• 2．2．2 切削力计算23-24
• 2．3 静态分析24-33
• 2．3．1 XH716加工中心立柱几何模型的建立24-25
• 2．3．2 立柱位移边界条件的确定25
• 2．3．3 立柱模型网格划分25-26
• 2．3．4 施加载荷26-27
• 2．3．5 求解27
• 2．3．6 结果分析27-33
• 第三章 立柱结构的动态分析33-47
• 3．1 结构动态分析的理论基础33-40
• 3．1．1 固有振动特性33-36
• 3．1．2 动力响应特性36-40
• 3．2 固有频率、振型分析40-47
• 3．2．1 模态分析简介40-41
• 3．2．2 结构模态分析41-45
• 3．2．3 结果分析45-47
• 第四章 立柱结构的优化设计47-59
• 4．1 引言47
• 4．2 优化设计的基础理论47-52
• 4．2．1 优化设计的基本概念47-49
• 4．2．2 优化设计的步骤49-52
• 4．3 XH716立柱结构优化设计52-59
• 4．3．1 问题描述及其参数设计52
• 4．3．2 优化设计52
• 4．3．3 优化结果评述52-54
• 4．3．4 结构优化后的静动态特性54-59
• 第五章 结论59-61
• 5．1 研究结论59
• 5．2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 攻读工程硕士期间发表的论文65

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 潘俊萍;马岩;邢力平;;圆桌机悬臂支撑架的有限元分析[J];机电产品开发与创新;2010年06期

2 徐金华;毛志云;孙峻峰;高东强;;高速立式加工中心静动态特性分析及结构改进[J];煤矿机械;2011年03期

3 毛志云;高东强;黎忠炎;;蜂窝结构在机床工作台中的应用研究[J];轻工机械;2010年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 余世超;多片内圆切片机的研究[D];华东理工大学;2011年

2 潘俊萍;极坐标数控专用木工铣床设计与仿真研究[D];东北林业大学;2011年

3 朱玉杰;压电自适应微细电火花加工系统研究[D];山东大学;2011年

4 谢达城;五轴机械式冲压件光学检测仪动力学特性研究[D];南昌大学;2011年

5 吕庆磊;三轴稳定跟踪平台设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 石前列;落地镗铣床结合面参数识别与整机动态性能分析与研究[D];西南交通大学;2012年

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本文编号：290695