KVC800立式加工中心动态特性研究

发布时间：2017-09-09 10:31

  本文关键词：KVC800立式加工中心动态特性研究

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【摘要】：数控机床是现代加工制造业的重要设备,是机械行业中使用率最高的工具之一,在一定程度上,其产量和技术水平代表着一个国家的制造能力和竞争力水平。高速发展的工业水平和商品市场的供不应求,促进了加工中心的研发生产。随着机床加工行业的迅速发展,对加工中心不仅要求功能要多样化而且要求相对应的加工精度也都要达到一定高度;通过对加工中心进行动态分析,发现问题并得到解决方案是提高加工中心的加工性能与加工精度的有效途径。本文以KVC800型立式加工中心为对象立题研究,开展加工中心关键部件及整机的动静态特性仿真与实验研究,全文综合有限元分析、模态测试及切削加工测试等方面知识于一体,理论与实践相结合,最终目标是为加工中心的优化运行提供依据,提高高速加工中心工作的精度和可靠性。本论文的具体工作包括以下几个方面:1.以KVC800型立式加工中心为对象,在Solid Works中对其进行了实体建模,包括床身、立柱、主轴箱以及工作台等部分,导入Ansys进行模态分析。在加工中心有限元分析时对材料属性、接触对、网格划分、边界条件等参数的设置方法进行了研究。通过分析获得了加工中心整机及关键部件的固有频率、振型等动态特性。该项研究同时为后续模态测试中激励点与响应点的选择提供了依据。2.采用试验模态分析方法分别对床身、立柱、主轴箱以及工作台四个部分进行模态试验,研究了模态试验过程中测试方案、测试系统以及参数设置的确定方法,获取了加工中心工作台、床身、立柱以及主轴箱的试验模态参数,并与有限元模态分析结果进行了对比。3.对加工中心的升速过程进行振动测试,并开展了瀑布图分析,在瀑布图中找到了与有限元模态分析及试验模态分析相对应的突增点。通过分析不同转速下切削加工工件表面粗糙度,进一步验证了在分析所得固有频率对应转速下,加工精度受共振影响。建议KVC800型立式加工中心使用时避免3000RPM与3840RPM主轴转速。
【关键词】：加工中心 有限元分析 模态分析 固有频率和振型
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.1.1 课题背景10
• 1.1.2 课题意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及问题11-14
• 1.2.1 加工中心发展现状11-12
• 1.2.2 加工中心动静态特性研究现状12-14
• 1.3 论文主要研究内容14-16
• 第二章 基于有限元的加工中心动态特性分析16-34
• 2.1 KVC800 加工中心结构简介16-17
• 2.2 加工中心有限元建模17-21
• 2.2.1 Solidworks软件介绍18
• 2.2.2 ANSYS Workbench软件介绍18-19
• 2.2.3 有限元模型的简化及建立19-21
• 2.3 加工中心有限元分析前处理21-23
• 2.3.1 单元类型选择21
• 2.3.2 材料属性定义21
• 2.3.3 定义接触21-22
• 2.3.4 网格划分22
• 2.3.5 施加边界条件22-23
• 2.4 加工中心有限元分析23-33
• 2.4.1 工作台有限元模态分析23-25
• 2.4.2 床身有限元模态分析25-27
• 2.4.3 立柱有限元模态分析27-29
• 2.4.4 主轴箱有限元模态分析29-31
• 2.4.5 整机有限元模态分析31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 基于模态试验的加工中心动态特性分析34-50
• 3.1 试验模态分析的基本原理34-36
• 3.2 加工中心模态试验方案36-46
• 3.2.1 模态试验方法36-40
• 3.2.2 测试系统40-42
• 3.2.3 模态试验过程42-46
• 3.3 加工中心试验模态分析46-49
• 3.4 有限元与试验模态分析对比49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 加工中心工作转频优化与验证50-58
• 4.1 加工中心升速过程动态测试50-54
• 4.1.1 升速过程瀑布图测试50-51
• 4.1.2 升速过程瀑布图分析51-54
• 4.1.3 模态分析结果对比54
• 4.2 加工中心切削加工测试验证54-56
• 4.2.1 测试过程54-55
• 4.2.2 测试结果分析55-56
• 4.3 本章小结56-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 论文总结58-59
• 5.2 论文展望59-60
• 参考文献60-62
• 致谢62-64
• 附录 攻读学位期间发表论文目录64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周健;郭世永;王保光;;复杂模型的有限元分析方法[J];机械研究与应用;2013年03期

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本文编号：819923