MV1890立式加工中心静动态特性分析及结构优化

发布时间：2017-09-21 05:29

  本文关键词：MV1890立式加工中心静动态特性分析及结构优化

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【摘要】：随着现代高新技术的发展,在工业、农业、航空业、船舶业等工程领域数控机床加工已走在各式加工设备的前沿,已成为产品加工不可或缺的主流设备,主要原因在于数控机床的高速、高效以及高精度的加工特点。而数控机床要完成这“三高”的加工性能必须保证机床具有良好的静动态特性,其前提条件是机床整机及各关键部件的结构必须具备优良的静动刚度。因此对机床进行静动态特性分析成为产品设计过程中的必要环节,为提高机床的性能提供技术支撑。在分析总结国内外对数控机床整机及关键部件静动态分析和结构优化设计技术的基础上,本文选取“MV1890立式加工中心”为研究分析对象,对机床整机及关键部件进行静动态特性分析,最后对关键部件进行结构优化设计。其主要研究内容如下:(1)总结了国内外数控机床的研究现状,阐述了有限元理论和结构优化理论,简单介绍了CAE有限元分析软件ANSYS Workbench的功能和运用。(2)运用CAD建模软件Solidworks建立“MV1890立式加工中心”的实体模型,然后通过有限元分析软件对立式加工中心有限元模型进行网格划分等前处理操作。(3)对立式加工中心整机及关键部件进行静动态特性分析,得出相应云图、动态振型图以及频响曲线,并对此进行分析,找出机床薄弱环节。为提高机床的静动态性能和对机床进一步结构优化做好准备。(4)采用多目标模糊优化方法和拓扑优化方法分别对机床立柱、主轴箱和床鞍进行了结构优化设计。优化结果表明,机床整机及关键部件变形量减小,固有频率提高。
【关键词】：加工中心 有限元分析 多目标模糊优化 拓扑优化
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题研究背景及研究目的和意义12-13
• 1.1.1 课题研究背景12-13
• 1.1.2 课题研究的目的及意义13
• 1.2 国内外数控机床的研究现状13-16
• 1.2.1 有限元法的研究现状13-15
• 1.2.2 数控机床结构优化设计研究现状15-16
• 1.3 有限元法理论16-17
• 1.4 有限元软件介绍17-18
• 1.5 论文的主要研究内容18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 第2章 立式加工中心有限元模型的建立20-26
• 2.1 立式加工中心简介20-21
• 2.2 立式加工中心CAD模型的建立21-23
• 2.3 立式加工中心有限元模型建立及网格划分23-24
• 2.4 定义边界条件24-25
• 2.4.1 定义材料属性24
• 2.4.2 接触面设定24
• 2.4.3 载荷施加24-25
• 2.4.4 边界约束25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 立式加工中心整机及关键部件静态特性分析26-35
• 3.1 静态结构分析概述26
• 3.2 切削载荷计算26-28
• 3.3 立式加工中心结合面等效方法28-31
• 3.3.1 固定结合面参数设定29-30
• 3.3.2 滑动结合面参数设定30-31
• 3.4 立式加工中心整机及关键部件静态特性分析31-34
• 3.4.1 立柱静态特性分析31
• 3.4.2 床身静态特性分析31-32
• 3.4.3 床鞍静态特性分析32-33
• 3.4.4 主轴箱静态特性分析33-34
• 3.4.5 整机静态特性分析34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 立式加工中心整机及关键部件动态特性分析35-50
• 4.1 动态结构分析概述35
• 4.2 谐响应分析概述35-36
• 4.3 立式加工中心整机及关键部件动态特性分析36-44
• 4.3.1 立柱动态特性分析36-37
• 4.3.2 床身动态特性分析37-39
• 4.3.3 床鞍动态特性分析39-41
• 4.3.4 主轴箱动态特性分析41-42
• 4.3.5 整机动态特性分析42-44
• 4.4 立式加工中心整机及关键部件谐响应分析44-49
• 4.4.1 立柱谐响应分析44-45
• 4.4.2 床身谐响应分析45-46
• 4.4.3 床鞍谐响应分析46-47
• 4.4.4 主轴箱谐响应分析47-48
• 4.4.5 整机谐响应分析48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 立式加工中心关键部件结构优化50-64
• 5.1 结构优化理论基础50
• 5.2 结构拓扑优化数学模型50-52
• 5.3 多目标模糊优化理论基础52-53
• 5.4 立式加工中心立柱结构优化53-58
• 5.4.1 立柱设计方案的确定53-55
• 5.4.2 立柱参数多目标模糊优化55-58
• 5.4.3 立柱结构性能对比分析58
• 5.5 主轴箱结构拓扑优化58-60
• 5.5.1 拓扑优化58-59
• 5.5.2 主轴箱结构性能对比分析59-60
• 5.6 床鞍结构拓扑优化60-62
• 5.6.1 拓扑优化60-61
• 5.6.2 床鞍结构性能对比分析61-62
• 5.7 整机结构性能对比分析62-63
• 5.8 本章小结63-64
• 结论与展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 作者简介69
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杜金萍;何松彬;赵强;;高效立式加工中心立柱静动态分析与结构优化[J];煤矿机械;2015年01期

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本文编号：892659