高架桥式龙门加工中心横梁部件结构设计及其静动态特性研究

发布时间：2017-05-22 09:20

  本文关键词：高架桥式龙门加工中心横梁部件结构设计及其静动态特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 高速加工是近年来机床发展的热点之一,高速加工的出现对大型龙门机床设计提出了更高的要求。传统式龙门机床一般采用工作台移动、横梁静止的设计结构,由于横梁部件质量大,难以实现高速加工;高架桥式龙门加工中心,采用横梁部件移动、工作台静止的设计结构,克服了传统龙门式机床难以适应现代高速加工发展的不足,具有强大的生命力,但同时也对横梁部件的结构设计提出了更高的要求。 课题结合DF5020高架桥式龙门加工中心,以提高机床横梁部件结构刚性、减轻横梁部件质量、满足机床高速加工和良好静动态特性为目的,来对高架桥式龙门加工中心相关部件展开研究。 论文首先在SolidWorks中创建了DF5020加工中心横梁部件的实体模型,对相关的重要结合面接触进行了处理,特别对横梁部件中作为连接件的滚动导轨,采用等直径圆柱代替一排的滚珠简化模型结构,并在有限元软件COSMOSWorks中定义结合面的方法来处理结合面接触;然后模拟DF5020高架桥式龙门加工中心横梁部件工况条件,建立了一个简易实验平台,开展对横梁部件结合面处理方法相似性实验验证研究,通过对实验平台实验测试结果和仿真计算结果对比分析,验证了加工中心横梁部件结合面接触处理方法的可行性。 依据高架桥式机床设计标准手册,对DF5020机床横梁部件展开静动态特性分析,找出了刚性最差、易导致切削振动的零件--横梁和主轴箱。针对主轴箱结构设计中存在的不足,提出了增加盖板的改进措施;对于问题最严重的横梁结构设计,采用四类筋板对比、灵敏度、结构优化设计等方法,重新设计了DF5020的横梁。论文最后提出了一种新型横梁设计构想--拱型预紧结构横梁。 论文研究不仅为大型龙门式机床结合面接触处理技术提供了新方法,而且所得结论可以用于指导实际机床设计,对提高相关产品设计技术水平发挥积极作用。
【关键词】：龙门加工中心 横梁部件 有限元 结合面
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• Contents10-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 引言14
• 1.2 高架桥式龙门加工中心发展概述14-16
• 1.2.1 高速加工对机床结构部件的要求14-15
• 1.2.2 高速加工中传统龙门式机床的不适应性15
• 1.2.3 高架桥式龙门机床结构特点15-16
• 1.3 机床结构部件研究现状16-18
• 1.3.1 机床结构部件动态特性的研究16-17
• 1.3.2 结构部件设计优化的研究17-18
• 1.3.3 高架桥式龙门机床生产与设计研究中存在的问题18
• 1.4 课题研究简介18-23
• 1.4.1 课题来源和研究对象18-20
• 1.4.2 研究内容20-23
• 第二章 大型结构件有限元理论及COSMOSWorks介绍23-31
• 2.1 大型结构件有限元分析理论23-28
• 2.1.1 大型结构件有限元分析步骤23-26
• 2.1.2 大型结构件模态分析理论26-28
• 2.2 COSMOSWorks软件介绍28-30
• 2.2.1 传统有限元软件分析大型结构件存在的问题28
• 2.2.2 COSMOSWorks分析结构件的优势28-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 加工中心横梁部件建模及结合面处理31-42
• 3.1 加工中心横梁部件结构特点介绍31-32
• 3.2 DF5020加工中心横梁部件实体模型的创建32-36
• 3.2.1 虚拟建模技术32
• 3.2.2 SolidWorks特征造型32-33
• 3.2.3 横梁部件CAD模型创建及重要零件介绍33-36
• 3.3 加工中心横梁部件模型简化及结合面处理36-38
• 3.3.1 加工中心横梁部件模型结构简化原则36
• 3.3.2 COSMOSWorks结合面接触处理方式36-37
• 3.3.3 加工中心横梁部件结合面接触处理37-38
• 3.4 横梁部件有限元网格的生成38-41
• 3.4.1 有限元模型网格生成方法38-39
• 3.4.2 二阶实体四面体单元介绍39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 横梁部件结合面处理方法相似性实验验证42-51
• 4.1 模拟实验对象选择42-43
• 4.2 模型创建和结合面处理43-45
• 4.2.1 工作台CAD模型创建43
• 4.2.2 工作台结合面处理43-45
• 4.3 工作台固有振动特性实验测试45-49
• 4.3.1 频响函数测试技术介绍45
• 4.3.2 实验测试仪器介绍45-47
• 4.3.3 实验测试过程47-49
• 4.4 仿真数据和实验数据对比分析49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 加工中心横梁部件静动态特性分析51-64
• 5.1 加工中心横梁部件静力分析51-56
• 5.1.1 机床横梁部件变形的组成51
• 5.1.2 只受重力情况51-53
• 5.1.3 受重力和切削力情况53-56
• 5.2 DF5020机床横梁部件固有模态分析56-62
• 5.2.1 横梁部件固有振动特性分析56-58
• 5.2.2 横梁前五阶固有模态分析58-60
• 5.2.3 主轴箱的前五阶固有振动特性分析60-62
• 5.3 主轴箱改进方案62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 加工中心横梁结构改进设计64-80
• 6.1 大型龙门加工中心横梁筋板研究64-68
• 6.1.1 龙门式机床横梁载荷特点和筋板布置64-65
• 6.1.2 四种筋板静态特性对比65-67
• 6.1.3 四种筋板布置横梁动态特性对比67-68
• 6.2 DF5020高架桥式机床横梁结构的改进68-76
• 6.2.1 横梁隔板厚度的灵敏度分析69-71
• 6.2.2 O型筋板横梁横向隔板研究71-73
• 6.2.3 横梁背面封板的优化设计73-76
• 6.3 加工中心横梁部件改进前后数值对比76-77
• 6.4 拱形预紧结构的构想77-79
• 6.5 本章小结79-80
• 总结与展望80-82
• 参考文献82-86
• 攻读学位期间发表的论文86-88
• 致谢88

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杨庆东;张瑞乾;刘国庆;钟建琳;;数控机床数字化设计体系结构研究与应用[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2010年03期

2 李浩;陈光明;;动柱式数控龙门双主轴钻床横梁静力分析[J];中国制造业信息化;2011年21期

3 王艳青;仲高艳;常永标;刘国鑫;张在春;;大型五轴联动加工中心横梁结构设计[J];机床与液压;2012年13期

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1 王可;基于有限元技术的龙门加工中心结构动静态特性分析[D];长春工业大学;2010年

2 杨期江;龙门加工中心横梁部件结构动力学建模及其颤振预测研究[D];广东工业大学;2011年

3 肖利利;大型龙门加工中心结构优化设计及快速仿真平台开发[D];南京航空航天大学;2011年

4 黄庆;大型龙门加工中心快速设计与分析系统的研究[D];南京航空航天大学;2012年

5 杨凌云;桥式龙门加工中心直线进给部件的动态特性分析与优化[D];南京航空航天大学;2012年

6 陈书通;大型数控龙门镗铣床镶块式组合床身刚度研究与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2012年

7 张在杰;铣车复合加工中心动横梁的结构分析与优化设计[D];兰州理工大学;2013年

8 李浩;动柱式双主轴龙门数控钻床设计及其有限元分析[D];南京农业大学;2012年

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