TX1600G复合式镗铣加工中心时变结构的动力学特性研究
发布时间：2021-01-22 22:53
现代化数控加工技术正在向高速切削、高精度控制、高柔性一体化方向发展,传统加工条件下对机床动态特性影响不大的因素在现代化数控加工中可能引起机床振动和加工精度的弱化。当工件的加工工艺确定后,数控加工中心的工作位置随时间不断变化,这种时变特性将引起数控加工中心刚度以及质量分布的时变。本文对数控加工中心加工位置的时变特性进行研究,考虑可动结合面对加工中心动态特性的影响,通过离散法对工作空间进行划分,选取铣削与镗削系统的典型加工位置进行动力学特性分析提取动态特性数据,运用插值法拟建立动态特性谱,为提高数控加工中心的加工精度提出建议,本文的主要研究内容如下:1)建立复合式镗铣加工中心可动结合面的三维模型,通过Hertz接触理论推导主要可动结合面滚珠丝杠副与直线导轨副的刚度,再通过有限元分析软件对结合面进行有限元分析,根据后处理数据计算仿真刚度,并与理论值对比。2)对复合式镗铣加工中心进行铣削与镗削部分系统建模,通过有限元法进行动静态特性分析,得出铣削与镗削部分的静态分析图、模态频率、模态振型图,为谐响应分析奠定基础。3)通过对复合式镗铣加工中心工作空间的离散选取典型加工位置,结合动静态分析结果,对...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
结合面分类简图
第2章数控加工中心可动结合面刚度计算与分析-11-通过合理设置弹黃-阻尼单元的刚度和阻尼系以及两个结合面之间的连接点数量与位置就能够等效模拟结合面之间的实际接触情况，优点在于有限元设置简便、适用广泛，在实际情况中被大量使用，弹簧-阻尼等效法如图2.2所示。图2.2弹簧-阻尼等效法Fig.2.2Spring-dampingequivalentmethod3）虚拟介质等效法：由于结合面处不能直接建立三维模型，因此在有限元分析中，一些学者提出了虚拟介质等效法。由于结合面处的相互作用较为复杂，通过一层很薄的虚拟介质等效模拟结合面处的受力情况，再将结合面的刚度与阻尼特性以数据的形式转换成虚拟介质的弹性模量与泊松比，等效出结合面的接触特性，从而建立结合面处的动力学模型，虚拟介质等效法如图2.3所示。图2.3虚拟介质等效法Fig.2.3Virtualmediumequivalentmethod4）摩擦接触状态法：摩擦接触状态法选取有限元分析软件求解器中已有的接触单元，综合考虑结合面处的非线性特征，对结合面处的接触状态通过求解器自动判断、自动设置、自动求解再进行仿真分析。这种方法增加了计算量与时间，得到的结果较为准确[41]。上述几种方法的优缺点比较：1）节点等效法只考虑到结合面接触部分处的刚性连接而忽略了弹性对结合面处动态特性分析的影响，因此在进行整机模态分析时误差较大，所以一般情况下只考虑螺栓等固定结合面处采用节点等效法。
第2章数控加工中心可动结合面刚度计算与分析-11-通过合理设置弹黃-阻尼单元的刚度和阻尼系以及两个结合面之间的连接点数量与位置就能够等效模拟结合面之间的实际接触情况，优点在于有限元设置简便、适用广泛，在实际情况中被大量使用，弹簧-阻尼等效法如图2.2所示。图2.2弹簧-阻尼等效法Fig.2.2Spring-dampingequivalentmethod3）虚拟介质等效法：由于结合面处不能直接建立三维模型，因此在有限元分析中，一些学者提出了虚拟介质等效法。由于结合面处的相互作用较为复杂，通过一层很薄的虚拟介质等效模拟结合面处的受力情况，再将结合面的刚度与阻尼特性以数据的形式转换成虚拟介质的弹性模量与泊松比，等效出结合面的接触特性，从而建立结合面处的动力学模型，虚拟介质等效法如图2.3所示。图2.3虚拟介质等效法Fig.2.3Virtualmediumequivalentmethod4）摩擦接触状态法：摩擦接触状态法选取有限元分析软件求解器中已有的接触单元，综合考虑结合面处的非线性特征，对结合面处的接触状态通过求解器自动判断、自动设置、自动求解再进行仿真分析。这种方法增加了计算量与时间，得到的结果较为准确[41]。上述几种方法的优缺点比较：1）节点等效法只考虑到结合面接触部分处的刚性连接而忽略了弹性对结合面处动态特性分析的影响，因此在进行整机模态分析时误差较大，所以一般情况下只考虑螺栓等固定结合面处采用节点等效法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]某型号加工中心整机模态的分析测试及预测评价[J]. 闫文飞,米洁,王福乾. 组合机床与自动化加工技术. 2017(06)
[2]制造业转型升级与地区经济增长[J]. 张其仔,李蕾. 经济与管理研究. 2017(02)
[3]月壤钻取采样装置结构动态响应优化设计[J]. 邓宇峰,文桂林. 计算机仿真. 2017(01)
[4]提高产品质量 促进工业经济转型升级的研究[J]. 王瑞蔓. 内蒙古科技与经济. 2016(18)
[5]TX-1600G数控镗铣加工中心镗削系统变结构动态特性分析[J]. 舒启林,王儒,姚渊,赵旭宁,祝振林. 组合机床与自动化加工技术. 2016(07)
[6]面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究[J]. 刘成颖,谭锋,王立平,蔡钊勇. 机械工程学报. 2016(03)
[7]基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析[J]. 朱坚民,张统超,李孝茹. 机械工程学报. 2015(17)
[8]机床整机动态特性研究进展[J]. 叶佩青,王仁彻,赵彤,张辉. 清华大学学报(自然科学版). 2012(12)
[9]KVC1050N立式加工中心有限元分析与模态试验[J]. 夏玲玲,袁军堂,汪振华. 机械设计与制造. 2012(01)
[10]基于结合面特性及大型工件效应的超重型卧式镗车床整机动态特性分析[J]. 金涛,王磊,陈卫星,赵万华. 现代制造工程. 2011(12)
硕士论文
[1]滚珠丝杠副的模态和刚度特性分析[D]. 陈欢.西安理工大学 2017
[2]基于小六轴工业机器人的动力学仿真及结构优化设计[D]. 王若宇.厦门大学 2017
[3]超高速凸轮轴磨床整机动态特性与动刚度研究[D]. 黄琦.湖南科技大学 2016
[4]Φ180钻具用长寿命螺旋钢球活齿减速器结构设计研究[D]. 胡成峰.长江大学 2016
[5]复杂箱体零件孔加工工序优化技术研究[D]. 刘潇鹏.沈阳理工大学 2016
[6]复合式镗铣加工中心工作空间的动态特性研究[D]. 王儒.沈阳理工大学 2016
[7]井下凿岩用钎杆动力学分析[D]. 邓长安.辽宁科技大学 2015
[8]复杂箱体精密复合镗铣加工中心结构设计中若干问题研究[D]. 崔世超.沈阳理工大学 2015
[9]基于光纤光栅的多维力传感技术研究[D]. 高芳芳.山东大学 2014
[10]超高速平面磨床功能部件结合部动态特性研究[D]. 彭丽.湖南大学 2014
本文编号：2994050
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
结合面分类简图
第2章数控加工中心可动结合面刚度计算与分析-11-通过合理设置弹黃-阻尼单元的刚度和阻尼系以及两个结合面之间的连接点数量与位置就能够等效模拟结合面之间的实际接触情况，优点在于有限元设置简便、适用广泛，在实际情况中被大量使用，弹簧-阻尼等效法如图2.2所示。图2.2弹簧-阻尼等效法Fig.2.2Spring-dampingequivalentmethod3）虚拟介质等效法：由于结合面处不能直接建立三维模型，因此在有限元分析中，一些学者提出了虚拟介质等效法。由于结合面处的相互作用较为复杂，通过一层很薄的虚拟介质等效模拟结合面处的受力情况，再将结合面的刚度与阻尼特性以数据的形式转换成虚拟介质的弹性模量与泊松比，等效出结合面的接触特性，从而建立结合面处的动力学模型，虚拟介质等效法如图2.3所示。图2.3虚拟介质等效法Fig.2.3Virtualmediumequivalentmethod4）摩擦接触状态法：摩擦接触状态法选取有限元分析软件求解器中已有的接触单元，综合考虑结合面处的非线性特征，对结合面处的接触状态通过求解器自动判断、自动设置、自动求解再进行仿真分析。这种方法增加了计算量与时间，得到的结果较为准确[41]。上述几种方法的优缺点比较：1）节点等效法只考虑到结合面接触部分处的刚性连接而忽略了弹性对结合面处动态特性分析的影响，因此在进行整机模态分析时误差较大，所以一般情况下只考虑螺栓等固定结合面处采用节点等效法。
第2章数控加工中心可动结合面刚度计算与分析-11-通过合理设置弹黃-阻尼单元的刚度和阻尼系以及两个结合面之间的连接点数量与位置就能够等效模拟结合面之间的实际接触情况，优点在于有限元设置简便、适用广泛，在实际情况中被大量使用，弹簧-阻尼等效法如图2.2所示。图2.2弹簧-阻尼等效法Fig.2.2Spring-dampingequivalentmethod3）虚拟介质等效法：由于结合面处不能直接建立三维模型，因此在有限元分析中，一些学者提出了虚拟介质等效法。由于结合面处的相互作用较为复杂，通过一层很薄的虚拟介质等效模拟结合面处的受力情况，再将结合面的刚度与阻尼特性以数据的形式转换成虚拟介质的弹性模量与泊松比，等效出结合面的接触特性，从而建立结合面处的动力学模型，虚拟介质等效法如图2.3所示。图2.3虚拟介质等效法Fig.2.3Virtualmediumequivalentmethod4）摩擦接触状态法：摩擦接触状态法选取有限元分析软件求解器中已有的接触单元，综合考虑结合面处的非线性特征，对结合面处的接触状态通过求解器自动判断、自动设置、自动求解再进行仿真分析。这种方法增加了计算量与时间，得到的结果较为准确[41]。上述几种方法的优缺点比较：1）节点等效法只考虑到结合面接触部分处的刚性连接而忽略了弹性对结合面处动态特性分析的影响，因此在进行整机模态分析时误差较大，所以一般情况下只考虑螺栓等固定结合面处采用节点等效法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]某型号加工中心整机模态的分析测试及预测评价[J]. 闫文飞,米洁,王福乾. 组合机床与自动化加工技术. 2017(06)
[2]制造业转型升级与地区经济增长[J]. 张其仔,李蕾. 经济与管理研究. 2017(02)
[3]月壤钻取采样装置结构动态响应优化设计[J]. 邓宇峰,文桂林. 计算机仿真. 2017(01)
[4]提高产品质量 促进工业经济转型升级的研究[J]. 王瑞蔓. 内蒙古科技与经济. 2016(18)
[5]TX-1600G数控镗铣加工中心镗削系统变结构动态特性分析[J]. 舒启林,王儒,姚渊,赵旭宁,祝振林. 组合机床与自动化加工技术. 2016(07)
[6]面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究[J]. 刘成颖,谭锋,王立平,蔡钊勇. 机械工程学报. 2016(03)
[7]基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析[J]. 朱坚民,张统超,李孝茹. 机械工程学报. 2015(17)
[8]机床整机动态特性研究进展[J]. 叶佩青,王仁彻,赵彤,张辉. 清华大学学报(自然科学版). 2012(12)
[9]KVC1050N立式加工中心有限元分析与模态试验[J]. 夏玲玲,袁军堂,汪振华. 机械设计与制造. 2012(01)
[10]基于结合面特性及大型工件效应的超重型卧式镗车床整机动态特性分析[J]. 金涛,王磊,陈卫星,赵万华. 现代制造工程. 2011(12)
硕士论文
[1]滚珠丝杠副的模态和刚度特性分析[D]. 陈欢.西安理工大学 2017
[2]基于小六轴工业机器人的动力学仿真及结构优化设计[D]. 王若宇.厦门大学 2017
[3]超高速凸轮轴磨床整机动态特性与动刚度研究[D]. 黄琦.湖南科技大学 2016
[4]Φ180钻具用长寿命螺旋钢球活齿减速器结构设计研究[D]. 胡成峰.长江大学 2016
[5]复杂箱体零件孔加工工序优化技术研究[D]. 刘潇鹏.沈阳理工大学 2016
[6]复合式镗铣加工中心工作空间的动态特性研究[D]. 王儒.沈阳理工大学 2016
[7]井下凿岩用钎杆动力学分析[D]. 邓长安.辽宁科技大学 2015
[8]复杂箱体精密复合镗铣加工中心结构设计中若干问题研究[D]. 崔世超.沈阳理工大学 2015
[9]基于光纤光栅的多维力传感技术研究[D]. 高芳芳.山东大学 2014
[10]超高速平面磨床功能部件结合部动态特性研究[D]. 彭丽.湖南大学 2014
本文编号：2994050
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