三坐标机床的系统设计

发布时间：2017-07-29 00:21

  本文关键词：三坐标机床的系统设计

  更多相关文章： 数控机床 有限元分析 静刚度 模态特性 主轴 可靠性 装配

【摘要】：随着科学技术的发展以及先进制造技术的兴起和不断成熟,对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工等技术的应用,对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标。为满足数控铣床高速度、高精度、高生产率、高可靠性和高自动化的要求,与普通铣床比较,数控铣床应有更高的静、动刚度,更好的抗振性。结合实际的工程经验和理论研究,本文对三坐标机床系统的设计与实现进行了较为深入的研究,主要内容包括以下几个方面：(1)建立了数控机床床身结构的三维有限元模型,分析了机床床身的静态刚度特性,确定了结构的静刚度和关键区域的变形；详细分析了机床床身的模态特性,求解得到结构的前十阶固有频率和模态振型,为未来结构优化设计提供了建议和理论依据；(2)结合实际工程经验,详细设计了数控机床的主轴及其配套轴承,并对设计好的主轴进行强度和刚度分析,对其静强度、刚度特性进行校核。在此基础上,对主轴的发热量进行了计算,确定了冷却油孔的尺寸大小。最后完成对设计主轴的寿命和可靠性性能分析；(3)给出了西门子840D数控机床系统的组成,包含NCU数字控制部件、MMC人机通讯和PLC模块。结合实际系统的工程经验,详细描述了系统的硬件设计和软件设计；最后给出了常见维修故障分析说明,为实际系统的操作和排故提供了依据和保障。
【关键词】：数控机床 有限元分析 静刚度 模态特性 主轴 可靠性 装配
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 概述10
• 1.2 机床的介绍10-12
• 1.3 三坐标机床的发展现状及其研究现状12-14
• 1.4 论文主要研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 三坐标机床有限元建模与分析16-38
• 2.1 有限元分析方法简介16-18
• 2.1.1 收敛性分析16-17
• 2.1.2 有限元分析法建模步骤17-18
• 2.2 机床坐标介绍18-23
• 2.2.1 X坐标18-19
• 2.2.2 Y坐标19-22
• 2.2.3 Z坐标22-23
• 2.3 机床整体有限元模型建立23-24
• 2.4 机床自重下的变形计算24-28
• 2.5 机床铣削力下的变形计算28-31
• 2.6 机床的其它结构计算31-37
• 2.6.1 模态计算31-34
• 2.6.2 立柱横梁框架结构性能优化34-36
• 2.6.3 两种立柱结构的计算比较36-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第三章 机械主轴头的设计以及计算38-52
• 3.1 主轴头设计输入38
• 3.2 主轴设计以及计算38-41
• 3.2.1 轴承类型选择38-39
• 3.2.2 轴承配置形式39
• 3.2.3 轴承寿命校核39-41
• 3.3 轴承设计以及计算41-45
• 3.3.1 主轴的最小轴径41
• 3.3.2 主轴平均直径和内孔直径41
• 3.3.3 主轴悬伸量和最佳跨距41-42
• 3.3.4 主轴强度和刚度分析42-45
• 3.4 冷却设计计算45-50
• 3.4.1 轴承冷却计算45-46
• 3.4.2 主轴端面冷却计算46-47
• 3.4.3 主轴端面冷却油孔设计计算47-50
• 3.5 主轴寿命及可靠性分析50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 840D数控系统应用分析52-66
• 4.1 系统概述52-53
• 4.2 840D数控系统的组成53-55
• 4.2.1 NCU数字控制部件54
• 4.2.2 MMC人机通讯54-55
• 4.2.3 PLC模块55
• 4.3 硬件设计55-57
• 4.3.1 SITOP电源和伺服电源模块56
• 4.3.2 MMC人机界面56
• 4.3.3 NCU数控单元56-57
• 4.3.4 数字驱动模块与进给电机连接57
• 4.4 软件设计57-63
• 4.4.1 PLC应用程序的设计57-59
• 4.4.2 接口信号选用59-62
• 4.4.3 NC的配置62-63
• 4.5 常见维修故障分析63-65
• 4.5.1 机床运行方式和通道的选择63-64
• 4.5.2 刀具和零点偏置64
• 4.5.3 系统的维护64
• 4.5.4 系统数据的备份64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 全文总结66
• 5.2 工作展望66-68
• 参考文献68-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 魏建中;刘强;袁松梅;;机床动态特性对铣削力影响的实验研究[J];制造技术与机床;2009年02期

2 姚建飞,章正伟;基于元结构基本框架概念的床身结构动态设计[J];浙江交通职业技术学院学报;2005年02期

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本文编号：586710