大型空腔零件内端面精密数控铣床的设计及研究

发布时间：2017-08-21 16:25

  本文关键词：大型空腔零件内端面精密数控铣床的设计及研究

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【摘要】：本文研究的大型空腔零件是某款两栖车辆的车身,它是一个大型的长方体空腔零件,主要是由六块铝合金板材焊接而成,焊接后车身必然产生设计不需要的变形。大型空间零件的内部某关键平面位置处与其他零部件装配,需要精度较高的平面,所以焊接之后必须再次对该平面进行切削加工。而现有的加工中心无法进入到狭窄的车身内部进行加工。本文就根据该工件加工需要研制出一种专用机床,整个加工过程自动控制进行而且成本非常合理,具有相当高的市场优势。首先介绍了待加工工件结构形状,分析了该工件加工的难点,确定了该工序的加工内容,并选出合理的铣削参数。然后进行机床的总体方案设计,设计了三种机床原理方案并对比分析了三种方案的优缺点来确定最终的机床总体方案。其中机床运动包含一个主切削运动和三个方向的进给运动以及专用夹具的升降让刀运动。还介绍了机床的布局、传动形式、支撑形式和控制系统。对专用机床传动系统、夹具系统和动力系统三个方面进行了的研究。其中传动系统研究包括主传动系统设计、进给传统设计和进给系统设计计算。夹具系统研究包括方案设计以及定位误差的计算。动力系统设计中选用了交流伺服电机,计算出机床所需的功率从而确定电机的型号。根据多轴数控机床的实际结构,使用低序体阵列来描述机床各部件的相互关系,使用齐次特征矩阵来计算刀具体在工件子坐标系中的姿态以及刀具成形点在工件子坐标系中的位置坐标,推导出了包含各项误差项的空间点运动的位置误差和空间构件运动的姿态误差,实现了客观与实际相一致的空间误差建模,给出一些误差模拟值预测出机床的加工精度。介绍了SolidWorks软件的特点以及它的三大建模模块,和它的高级配合。然后利用SolidWorks软件进行了机床零所有零部件的建模、装配,然后进行了运动仿真,还进对机床进行了碰撞和动态干涉检查,最后得到了仿真结果图解并分析并评价了机床的设计合理性,这些手段都极大程度的优化了机床,提高了设计的质量,同时也避免了在实际制造装机时出现的诸多问题。最后对机床加工精度决定性的部件主轴进行了动静态特性研究,首先本文介绍了应力分析理论,其次介绍了SolidWorks Simulation概论,然后对主轴进行了合理的简化并建立了主轴的有限元模型,然后对主轴进行了静态应力分析和模态分析,保存并输出了相应的结果,评价并优化了机床的结构和参数。
【关键词】：铣床设计 精度分析 三维建模 运动仿真
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG547
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 专用机床发展概况11-13
• 1.2.1 专机在国内发展概况11-12
• 1.2.2 专用机床在国外的发展及应用12-13
• 1.3 专用机床制造特点13-14
• 1.4 课题的来源和研究意义14-15
• 1.4.1 课题的来源14
• 1.4.2 本课题的研究意义14-15
• 1.5 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 专用精密数控铣床方案设计17-27
• 2.1 椭圆平面加工工序分析17-19
• 2.1.1 待加工工件分析17-18
• 2.1.2 工件加工难点分析18
• 2.1.3 工序过程18-19
• 2.1.4 工序加工内容19
• 2.1.5 铣削参数的确定19
• 2.2 机床的总体方案19-25
• 2.2.1 机床的运动分配19-20
• 2.2.2 专用机床原理方案设计20-22
• 2.2.3 机床的布局22-24
• 2.2.4 机床的传动形式24
• 2.2.5 机床的支撑形式24-25
• 2.2.6 机床的控制系统25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 机床关键技术的研究27-43
• 3.1 传动系统设计27-35
• 3.1.1 专用机床运动概述27
• 3.1.2 主传动系统设计27-29
• 3.1.3 进给传动系统设计29-30
• 3.1.4 进给系统的机械设计30-31
• 3.1.5 进给系统中设计计算31-35
• 3.2 夹具系统设计35-40
• 3.2.1 夹具设计的概述35-38
• 3.2.2 夹具方案设计38-40
• 3.3 动力系统的设计40-41
• 3.3.1 电动机类型的选择40
• 3.3.2 电机功率的确定40-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 机床精度计算43-61
• 4.1 精度建模理论43-50
• 4.1.1 精密机床的内涵43
• 4.1.2 精度建模理论43-50
• 4.2 铣床整机精度模型50-58
• 4.2.1 拓补结构、低序体阵列及自由度表51-52
• 4.2.2 特征矩阵52-56
• 4.2.3 理想成形函数与运动约束方程56
• 4.2.4 实际成形函数与运动约束方程56-57
• 4.2.5 空间误差模型57-58
• 4.3 数控机床虚拟加工精度预测58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 专用精密铣床SolidWorks建模及运动仿真61-71
• 5.1 SolidWorks简介61-62
• 5.1.1 零件建模应用模块62
• 5.1.2 装配建模应用模块62
• 5.1.3 运动仿真模块62
• 5.2 机床零件的建模62-63
• 5.3 机床的虚拟装配63-64
• 5.4 动态仿真与分析64-69
• 5.4.1 虚拟样机技术概述64
• 5.4.2 SolidWorks配合64-65
• 5.4.3 机床仿真的方法65
• 5.4.4 创建仿真模块65-66
• 5.4.5 添加约束及定义驱动66-67
• 5.4.6 动力学仿真67-68
• 5.4.7 结果和图解68-69
• 5.4.8 仿真结果分析69
• 5.5 碰撞和干涉检查69-70
• 5.6 结果输出70
• 5.7 本章小结70-71
• 第六章 主轴动静态特性研究71-81
• 6.1 应力分析概论71-72
• 6.1.1 应力分析71
• 6.1.2 有限元分析法71-72
• 6.2 SolidWorks Simulation概论72
• 6.3 主轴系统分析模型72-73
• 6.4 轴承的刚度计算73-74
• 6.5 切削力估算74-75
• 6.6 主轴静态特性及分析75-77
• 6.6.1 创建分析算例75-76
• 6.6.2 材料76
• 6.6.3 约束76
• 6.6.4 载荷76
• 6.6.5 运行并得到结果图表76-77
• 6.6.6 静力分析结论77
• 6.7 主轴频率分析77-79
• 6.7.1 机床结构的固有频率77-78
• 6.7.2 创建频率算例78
• 6.7.3 载荷78
• 6.7.4 约束78
• 6.7.5 运行频率分析78-79
• 6.8 临界转速的计算79-80
• 6.9 本章小结80-81
• 第七章 结论与展望81-83
• 7.1 主要结论81-82
• 7.2 后续研究工作及展望82-83
• 致谢83-85
• 参考文献85-89
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王丽萍;;交流电机调速方法[J];机械管理开发;2009年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 席霞;2MW风电机轮毂加工专用数控镗铣床的设计与研究[D];兰州理工大学;2009年

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本文编号：713932