立式加工中心焊接结构设计及其动静特性研究
发布时间：2021-01-04 15:10
加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床,其技术水平和保有量是一个国家制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要标志。数控机床结构件常选择整体铸造,然而铸造工艺过程长,生产成本持续增加,特别是在环境压力和短周期交货需求的新形势下,整体铸造受到挑战,设计制造优化快的焊接结构床身设计与制造开始受到重视。目前,国内外焊接结构机床已经成功在成形与普通切削机床中应用,但在精度要求较高的立式加工中心中焊接结构的应用较少,并存在简单模仿铸造结构引发的焊缝密集、焊接变形大、焊接残余应力较高等问题。本文结合目前立式加工中心发展的现状,以VMC1580立式加工中心为研究对象,通过有限元软件ANSYS workbench仿真分析,在对现有铸造结构立式加工中心进行有限元仿真分析的基础上,设计了焊接结构立式加工中心,保证其强度和刚度不低于铸造结构,并可实现良好的焊接制造,主要研究内容和结果如下:（1）运用Solid Works对现有VMC1580立式加工中心立柱及床身建模,通过ANSYS workbench进行数值模拟,分析了静力学的应力/变形特性及前六阶模态振型特征,为设计焊接结...
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１国外焊接结构机床的应用??虽然国外很早就开始了焊接结构机床的研宄，然而即使是著名的机床制造商，??也由于焊接结构机床容易变形，在制造焊接结构精密数控机床时也屡屡失败
?机械科学研宄总院硕士学位论文???１．３．２技术路线??（?＼??立式加工中心焊接结构设计及其动静特性研宄??＼?ｙ??ｉ??／??＾??ＶＭＣ１５８０??Ｖ．???／??，??Ｉ?????ｆ?１?—?｛?」???铸造结构?焊接结构??Ｖ?，?／?＼?????Ｉ?Ｉ??Ｉ?１?Ｉ?１??ｆ?Ｎ?（?＼?（?Ｎ?（?＼??立柱?床身?立柱?床身??＼???／?Ｖ???＾?Ｖ?Ｊ?＾?Ｖ??／??／?＼???＊静力学仿真分析＊???Ｖ?－／??／■?Ａ???＊动力学仿真分析＊???Ｖ?／?（?＼???？样机加工??Ｖ．?／??ｆ?Ｎ???＊整机模态分析试验??Ｖ???／??１??＼?．??ｒ??＇??仿真－试验对比??＼????（??Ｎ??焊接－铸造对比??＼?？??图１－３技术路线图??１．４本章小结??本章首先介绍了本文的研宄背景和意义，然后对国内外数控加工中心焊接结构??设计和制造现状进行了简单阐述，确定了选择ＶＭＣ１５８０立式加工中心为研究对象，??设计出适用于焊接的关键部件，并对比铸造和焊接结构部件的力学性能。??８??
?机械科学研宄总院硕士学位论文???项目?机器型号??规格??三轴切削进给?２０？６０００??，?ｍｍ／ｍｉｎ??三轴快移速度?３６００／３６００／１５０００??进给?１?５５／５５／５５??三轴导轨形式（滑块数量）??（６／８／６）???滚珠丝杠规格?５０Ｕ???主轴电机功率?ｋＷ?１５／Ｊ８．５??电机?Ｎｍ?ＭＳ??三轴伺服电机功率?ｋＷ?３．０／３．０／３．０???冷却电机?ｋＷ?０８４???系统?控制系统?发那科ＦＡＮＵＣｏｉＭＦ?（５）??：??１－立柱；２－主轴箱；３－工作台；４－滑鞍；５－床身??图２＿１立式数控加工中心三维模型图??２，１．２关键零部件特性简介??立式数控加工中心在服役时，由于主轴高速转动以及切削工件时产生的切削载??荷，主要支撑件受到外部载荷，引起应力变形甚至振动，从而影响加工精度，因此??首先需要对立式数控加工中心整机及关键零部件进行静力学分析，从静力学角度评??价机床工作性能，同时为整机结构优化提供依据及约束条件，完成极限工况下的关??键零部件强度及刚度分析。初步确定优化目标，在工况状态下整机静力学分析，揭??示整机的应力和位移分布规律对于评价立式数控加工中心的刚度、强度以及可靠性??具有重要意义。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人单双丝自动焊在大型压机超厚板复杂结构件焊接中的应用[J]. 刘波,杨美青,李承华. 锻压装备与制造技术. 2020(02)
[2]中国工作母机产业发展研究[J]. 王磊,卢秉恒. 中国工程科学. 2020(02)
[3]焊接结构机床件的残余应力测试研究[J]. 卫东海,李克锐,杜兵,雷振,张善保. 焊接. 2019(08)
[4]预紧载荷下螺栓结合部静特性分析[J]. 惠烨,黄玉美,李鹏阳,李艳. 中国机械工程. 2019(10)
[5]我国数控机床行业发展战略研究[J]. 张建平,唐五湘. 企业经济. 2018(09)
[6]新时代背景下我国装备制造业发展对策研究[J]. 惠利. 西部论坛. 2018(05)
[7]高端装备制造与焊接技术发展方向[J]. 杜兵,郭枭. 焊接. 2017(09)
[8]大型复合数控机床的研发现状与前景展望[J]. 刘世豪,赵伟良. 制造技术与机床. 2017(06)
[9]我国机床及其发展趋势探析[J]. 张庆锋. 南方农机. 2017(10)
[10]VDF-850加工中心主轴单元结构分析[J]. 齐晓霞. 现代制造技术与装备. 2016(10)
硕士论文
[1]焊接床身与铸造床身的动态性能研究[D]. 丛力.大连海事大学 2003
本文编号：2956975
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１国外焊接结构机床的应用??虽然国外很早就开始了焊接结构机床的研宄，然而即使是著名的机床制造商，??也由于焊接结构机床容易变形，在制造焊接结构精密数控机床时也屡屡失败
?机械科学研宄总院硕士学位论文???１．３．２技术路线??（?＼??立式加工中心焊接结构设计及其动静特性研宄??＼?ｙ??ｉ??／??＾??ＶＭＣ１５８０??Ｖ．???／??，??Ｉ?????ｆ?１?—?｛?」???铸造结构?焊接结构??Ｖ?，?／?＼?????Ｉ?Ｉ??Ｉ?１?Ｉ?１??ｆ?Ｎ?（?＼?（?Ｎ?（?＼??立柱?床身?立柱?床身??＼???／?Ｖ???＾?Ｖ?Ｊ?＾?Ｖ??／??／?＼???＊静力学仿真分析＊???Ｖ?－／??／■?Ａ???＊动力学仿真分析＊???Ｖ?／?（?＼???？样机加工??Ｖ．?／??ｆ?Ｎ???＊整机模态分析试验??Ｖ???／??１??＼?．??ｒ??＇??仿真－试验对比??＼????（??Ｎ??焊接－铸造对比??＼?？??图１－３技术路线图??１．４本章小结??本章首先介绍了本文的研宄背景和意义，然后对国内外数控加工中心焊接结构??设计和制造现状进行了简单阐述，确定了选择ＶＭＣ１５８０立式加工中心为研究对象，??设计出适用于焊接的关键部件，并对比铸造和焊接结构部件的力学性能。??８??
?机械科学研宄总院硕士学位论文???项目?机器型号??规格??三轴切削进给?２０？６０００??，?ｍｍ／ｍｉｎ??三轴快移速度?３６００／３６００／１５０００??进给?１?５５／５５／５５??三轴导轨形式（滑块数量）??（６／８／６）???滚珠丝杠规格?５０Ｕ???主轴电机功率?ｋＷ?１５／Ｊ８．５??电机?Ｎｍ?ＭＳ??三轴伺服电机功率?ｋＷ?３．０／３．０／３．０???冷却电机?ｋＷ?０８４???系统?控制系统?发那科ＦＡＮＵＣｏｉＭＦ?（５）??：??１－立柱；２－主轴箱；３－工作台；４－滑鞍；５－床身??图２＿１立式数控加工中心三维模型图??２，１．２关键零部件特性简介??立式数控加工中心在服役时，由于主轴高速转动以及切削工件时产生的切削载??荷，主要支撑件受到外部载荷，引起应力变形甚至振动，从而影响加工精度，因此??首先需要对立式数控加工中心整机及关键零部件进行静力学分析，从静力学角度评??价机床工作性能，同时为整机结构优化提供依据及约束条件，完成极限工况下的关??键零部件强度及刚度分析。初步确定优化目标，在工况状态下整机静力学分析，揭??示整机的应力和位移分布规律对于评价立式数控加工中心的刚度、强度以及可靠性??具有重要意义。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人单双丝自动焊在大型压机超厚板复杂结构件焊接中的应用[J]. 刘波,杨美青,李承华. 锻压装备与制造技术. 2020(02)
[2]中国工作母机产业发展研究[J]. 王磊,卢秉恒. 中国工程科学. 2020(02)
[3]焊接结构机床件的残余应力测试研究[J]. 卫东海,李克锐,杜兵,雷振,张善保. 焊接. 2019(08)
[4]预紧载荷下螺栓结合部静特性分析[J]. 惠烨,黄玉美,李鹏阳,李艳. 中国机械工程. 2019(10)
[5]我国数控机床行业发展战略研究[J]. 张建平,唐五湘. 企业经济. 2018(09)
[6]新时代背景下我国装备制造业发展对策研究[J]. 惠利. 西部论坛. 2018(05)
[7]高端装备制造与焊接技术发展方向[J]. 杜兵,郭枭. 焊接. 2017(09)
[8]大型复合数控机床的研发现状与前景展望[J]. 刘世豪,赵伟良. 制造技术与机床. 2017(06)
[9]我国机床及其发展趋势探析[J]. 张庆锋. 南方农机. 2017(10)
[10]VDF-850加工中心主轴单元结构分析[J]. 齐晓霞. 现代制造技术与装备. 2016(10)
硕士论文
[1]焊接床身与铸造床身的动态性能研究[D]. 丛力.大连海事大学 2003
本文编号：2956975
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