YK3150E数控滚齿机床热误差及补偿技术研究

发布时间：2021-04-25 00:59

　　齿轮是大部分机械设备的主要传动部件,被广泛应用于装备制造业各领域,其加工精度、质量直接影响产品的机械性能和使用寿命。数控滚齿机床是加工齿轮的重要母机,其加工精度对提升齿轮性能有直接影响。由于热误差是影响滚齿机加工精度的重要因素,对如何减少热误差进行研究有着明显的现实需要。减小热误差的途径主要有误差预防和补偿,因误差补偿具有成本低、容易实施、补偿效果较好的特点,在工程实际中被普遍采用。本文以YK3150E数控滚齿机床为研究对象,对其刀架部件热态性能进行分析,建立了热误差补偿模型,并探讨了误差补偿的实施策略,主要做了以下研究工作:（1）以传热学经典理论为基础,分析了滚齿机热传递的有限元热分析基本理论,在此基础上对YK3150E滚齿机的高速电主轴发热、滚动轴承的摩擦热和滚刀-工件滚削热等3个主要热源的发热量、边界条件进行计算、确定,建立了YK3150E滚齿机刀架部件的有限元模型,并进行了仿真分析,得到了刀架部件稳态和瞬态温度场结果和稳态热变形结果,验证了仿真方法的有效性,为下一步温度测点的优化和建立热误差模型做了准备。（2）对温度测点优化方法进行了探究,运用模糊聚类分析法对滚齿机关键部位的1... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 课题研究目标、研究内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
    1.5 本章小结
第2章 滚齿机热特性研究的基本理论
    2.1 滚齿机热传递的基本方式
        2.1.1 热传导
        2.1.2 热辐射
        2.1.3 热对流
    2.2 有限元热分析的基本理论
        2.2.1 温度场与温度梯度
        2.2.2 导热微分方程
        2.2.3 导热微分方程的定解条件
    2.3 本章小结
第3章 滚齿机整机热特性分析
    3.1 YK3150E滚齿机的结构形式
    3.2 刀架部件的主要热源分析及发热量计算方法
        3.2.1 高速电主轴发热量的计算
        3.2.2 轴承发热量的计算
        3.2.3 滚刀-工件滚削热的计算
    3.3 刀架部件热边界条件计算
        3.3.1 自然对流换热系数的确定
        3.3.2 强迫对流换热系数的计算
    3.4 本章小结
第4章 滚齿机刀架部件热态性能ANSYS仿真分析
    4.1 ANSYS Workbench有限元热分析概述
        4.1.1 有限元分析简介
        4.1.2 ANSYS有限元分析软件简介
        4.1.3 ANSYS Workbench热分析简介
    4.2 热-结构耦合场分析
    4.3 刀架部件有限元模型的建立
        4.3.1 利用SolidWorks建立刀架部件的三维实体模型
        4.3.2 刀架部件有限元分析模型
    4.4 刀架部件有限元分析条件确定
        4.4.1 材料属性
        4.4.2 计算刀架部件热源强度和边界条件
    4.5 滚齿机刀架部件热态性能仿真分析
        4.5.1 稳态温度场仿真分析
        4.5.2 稳态热变形仿真分析
        4.5.3 瞬态温度场仿真分析
    4.6 本章小结
第5章 刀架部件温度测点的优化策略
    5.1 最佳温度测点的选择
    5.2 最佳温度测点的优化理论
    5.3 基于模糊聚类法的YK3150E热误差温度测点的优化
        5.3.1 模糊聚类分析法的基本步骤
        5.3.2 最佳温度测点的选取
    5.4 本章小结
第6章 滚齿机热误差补偿模型建立
    6.1 多元线性回归法建模原理
    6.2 热误差数据采集系统
    6.3 仿真-测试结果分析对比
    6.4 YK3150E滚齿机热误差模型建立
    6.5 本章小结
第7章 热误差补偿策略和补偿结果分析
    7.1 热误差补偿的基本原理
    7.2 误差补偿方式的选择
    7.3 热误差补偿的实现
    7.4 热误差补偿模型结果分析
    7.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]数控机床热误差的温度测点优化方法[J]. 谢飞,王玲,殷鸣,谭峰,殷国富.  组合机床与自动化加工技术. 2019(06)
[2]YK3150E数控滚齿机立柱的ABAQUS有限元分析[J]. 张龙,胡世军.  机械设计与制造工程. 2018(09)
[3]机床主轴热误差建模算法[J]. 崔怡,李郝林,陈龙.  计算机应用研究. 2018(12)
[4]重型数控机床长导轨热特性仿真及误差补偿方法的探讨[J]. 肖明月,娄朝辉,孙志良.  科技风. 2017(13)
[5]数控机床误差补偿技术现状与展望[J]. 杨建国,姚晓栋.  世界制造技术与装备市场. 2012(03)
[6]大型数控滚齿机热误差补偿建模[J]. 王时龙,杨勇,周杰,康玲,雷松,李川.  中南大学学报(自然科学版). 2011(10)
[7]基于灰色理论预处理的神经网络机床热误差建模[J]. 张毅,杨建国.  机械工程学报. 2011(07)
[8]CK2120×6六主轴数控车床主轴鼓热变形有限元分析[J]. 刘祥续,李福宝,刘玉堂,王世杰.  机械设计与制造. 2010(10)
[9]基于蚁群算法的机床热误差建模技术[J]. 郭前建,杨建国.  上海交通大学学报. 2009(05)
[10]基于西门子840D的数控滚齿零编程及其误差补偿方法研究[J]. 孙小响,王时龙,周杰.  组合机床与自动化加工技术. 2009(02)

博士论文
[1]零传动滚齿机关键技术研究与应用[D]. 刘润爱.重庆大学 2006
[2]数控机床误差综合补偿技术及应用[D]. 杨建国.上海交通大学 1998

硕士论文
[1]高速干切数控滚齿机热误差建模及补偿方法研究[D]. 刘志涛.重庆大学 2018
[2]数控机床热误差建模理论技术研究[D]. 牛鹏程.合肥工业大学 2014
[3]数控滚齿机热误差补偿技术研究[D]. 姜小飞.合肥工业大学 2013
[4]高速加工中心电主轴热误差补偿技术研究[D]. 袁文信.郑州大学 2013
[5]数控机床主轴轴承热特性及相关主轴热误差建模方法研究[D]. 李中华.上海交通大学 2010
[6]铣削加工中心主轴组件热特性的研究[D]. 黎新齐.兰州理工大学 2008
[7]模糊聚类分析技术及其应用研究[D]. 叶海军.合肥工业大学 2006
[8]基于虚拟设计技术的数控滚齿机设计方法及应用研究[D]. 陈鹏.重庆大学 2002



本文编号：3158395