三轴数控铣床轻量化设计
发布时间：2021-02-05 22:54
随着智能时代的到来,智能工厂广泛推行。智能工厂即工厂无人化、自动化,其基础之一就是数控技术的快速发展。为了适应当代制造业加工要求和提高市场竞争力,数控机床的应用范围随着时代不断地扩大,进而不断地改进技术以满足需求。对于小型加工和更换加工环境方面,小型机床具有得天独厚的优势,但是机床结构优化程度不足,影响机床精度。为了满足精密加工的要求,需要对机床进行轻量化优化,以达到更好的机床精度和性能。相比较于传统数控系统所暴露出来的功能不全和人机交互界面不够人性化等问题,开放式数控有突出优势,且有利于提高数控系统柔性。基于ANSYS有限元分析理论和轻量化设计理念,借助分析软件和优化方法对机床关键部件进行设计及优化,并采用结合运动控制器和PC工控机的半闭环控制系统,在Windows系统中二次开发一套全新的开放式数控软件,进而完成一台开放式数控铣床的全部设计。首先,根据机床设计要求,对机床整机结构布局和关键部件的材料与结构进行设计,并对精度部件进行校核验证。其次借助workbench软件对主轴、横梁、立柱以及整机的静动态特性进行分析。从静刚度、强度、固有频率方面,验证所设计机床是否满足要求,寻找结构中...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
进给系统装配图
第二章三轴数控铣床结构开发12根据表2.5中的内容综合考虑，选择滚动导轨副应用于本套进给系统中。依据滚动导轨的选用原则和实际情况的校核计算，最终选择圆形滚珠导轨副，型号为JCS-SBR16S，结构如图2.2所示。图2.2JCS导轨结构2.4机床底座设计通常普通机床的床身主要以合金钢和铸钢为主，但是其对于机床的受力变形和振动频率都有着降低属性的影响。大理石底座属于非金属材料，不存在磁性反应同时也不容易变形。由于大理石主要矿物成份的原因，所以大理石机座稳定性更好、强度大、硬度高，能在重负荷下保持高精度，并且其还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗磁等特色[48]。综合以上原因，本文将选用大理石底座，结构如图2.3所示。图2.3大理石底座对于无装配需要位置，通过打适当的孔对底座进行质量减轻，同时方便夹具的布置，可以大大保证夹具反复装卸时的误差问题。这里需要注意一点，在底座和底板的侧面接触位置需要精铣，保证机床上半部定位精准，从而保证整机的加工精度。2.5数控机床的建模在完成上文中结构整体布局和关键部件的计算、选型和设计后，通过soildwork三维设计软件完成虚拟建模和装配，如图2.4所示。
第二章三轴数控铣床结构开发12根据表2.5中的内容综合考虑，选择滚动导轨副应用于本套进给系统中。依据滚动导轨的选用原则和实际情况的校核计算，最终选择圆形滚珠导轨副，型号为JCS-SBR16S，结构如图2.2所示。图2.2JCS导轨结构2.4机床底座设计通常普通机床的床身主要以合金钢和铸钢为主，但是其对于机床的受力变形和振动频率都有着降低属性的影响。大理石底座属于非金属材料，不存在磁性反应同时也不容易变形。由于大理石主要矿物成份的原因，所以大理石机座稳定性更好、强度大、硬度高，能在重负荷下保持高精度，并且其还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗磁等特色[48]。综合以上原因，本文将选用大理石底座，结构如图2.3所示。图2.3大理石底座对于无装配需要位置，通过打适当的孔对底座进行质量减轻，同时方便夹具的布置，可以大大保证夹具反复装卸时的误差问题。这里需要注意一点，在底座和底板的侧面接触位置需要精铣，保证机床上半部定位精准，从而保证整机的加工精度。2.5数控机床的建模在完成上文中结构整体布局和关键部件的计算、选型和设计后，通过soildwork三维设计软件完成虚拟建模和装配，如图2.4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向智能制造的数控机床互联网技术研究[J]. 林景山. 山东工业技术. 2019(09)
[2]基于多目标优化NSGA2改进算法的结构动力学模型确认[J]. 赖文星,邓忠民,张鑫杰. 计算力学学报. 2018(06)
[3]基于响应面模型和集成方法的数控机床整机优化[J]. 张在房,张佳翔. 组合机床与自动化加工技术. 2018(03)
[4]中国制造业发展与“中国制造2025”规划[J]. 郭朝先,王宏霞. 经济研究参考. 2015(31)
[5]连续钢箱梁人行天桥的振动模态分析[J]. 秦立平,杨约民,程涛,吴振华,杨友全. 湖北理工学院学报. 2014(03)
[6]基于ANSYS磨床大理石床身的有限元分析[J]. 袁清珂,陈敬敬,杜亚男,袁茂圣. 制造业自动化. 2012(03)
[7]拓扑优化的数控车削中心床鞍轻量化设计[J]. 马雅丽,赵二鑫,赵宏安,孙守林. 机械设计与研究. 2011(03)
[8]基于灵敏度分析的机床轻量化设计[J]. 郭垒,张辉,叶佩青,段广洪. 清华大学学报(自然科学版). 2011(06)
[9]曲轴复合车削机床的结构布局设计[J]. 陈海胜. 机械工程师. 2011(03)
[10]DVG850高速立式加工中心主轴箱灵敏度分析[J]. 刘超峰,张功学,张淳,陈英. 组合机床与自动化加工技术. 2010(10)
硕士论文
[1]新型陶瓷刀片磨削机床控制系统研发[D]. 赵晓丽.山东建筑大学 2019
[2]铣钻攻一体化机床开发[D]. 周恒.吉林大学 2019
[3]三轴玻璃数控加工机床机械系统设计及仿真分析[D]. 陈广宇.福建工程学院 2019
[4]多功能复合机床静动态特性分析及优化[D]. 黄利康.兰州理工大学 2019
[5]基于复合材料的加工中心关键结构件设计及多目标质量匹配优化[D]. 李源.兰州理工大学 2019
[6]五轴小型数控铣床开放式控制系统及后处理开发[D]. 王妮娜.西安理工大学 2018
[7]小型三轴数控铣床结构优化设计[D]. 陈哲.长春理工大学 2018
[8]小型龙门加工中心结构优化设计研究[D]. 贾成阁.长春工业大学 2017
[9]NSGA2遗传算法改进研究及其在微电网配置中的应用[D]. 李海珍.兰州理工大学 2017
[10]QYJ-16型卧式加工中心床身结构的静动态特性分析及优化设计[D]. 张业成.兰州理工大学 2017
本文编号：3019714
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
进给系统装配图
第二章三轴数控铣床结构开发12根据表2.5中的内容综合考虑，选择滚动导轨副应用于本套进给系统中。依据滚动导轨的选用原则和实际情况的校核计算，最终选择圆形滚珠导轨副，型号为JCS-SBR16S，结构如图2.2所示。图2.2JCS导轨结构2.4机床底座设计通常普通机床的床身主要以合金钢和铸钢为主，但是其对于机床的受力变形和振动频率都有着降低属性的影响。大理石底座属于非金属材料，不存在磁性反应同时也不容易变形。由于大理石主要矿物成份的原因，所以大理石机座稳定性更好、强度大、硬度高，能在重负荷下保持高精度，并且其还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗磁等特色[48]。综合以上原因，本文将选用大理石底座，结构如图2.3所示。图2.3大理石底座对于无装配需要位置，通过打适当的孔对底座进行质量减轻，同时方便夹具的布置，可以大大保证夹具反复装卸时的误差问题。这里需要注意一点，在底座和底板的侧面接触位置需要精铣，保证机床上半部定位精准，从而保证整机的加工精度。2.5数控机床的建模在完成上文中结构整体布局和关键部件的计算、选型和设计后，通过soildwork三维设计软件完成虚拟建模和装配，如图2.4所示。
第二章三轴数控铣床结构开发12根据表2.5中的内容综合考虑，选择滚动导轨副应用于本套进给系统中。依据滚动导轨的选用原则和实际情况的校核计算，最终选择圆形滚珠导轨副，型号为JCS-SBR16S，结构如图2.2所示。图2.2JCS导轨结构2.4机床底座设计通常普通机床的床身主要以合金钢和铸钢为主，但是其对于机床的受力变形和振动频率都有着降低属性的影响。大理石底座属于非金属材料，不存在磁性反应同时也不容易变形。由于大理石主要矿物成份的原因，所以大理石机座稳定性更好、强度大、硬度高，能在重负荷下保持高精度，并且其还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗磁等特色[48]。综合以上原因，本文将选用大理石底座，结构如图2.3所示。图2.3大理石底座对于无装配需要位置，通过打适当的孔对底座进行质量减轻，同时方便夹具的布置，可以大大保证夹具反复装卸时的误差问题。这里需要注意一点，在底座和底板的侧面接触位置需要精铣，保证机床上半部定位精准，从而保证整机的加工精度。2.5数控机床的建模在完成上文中结构整体布局和关键部件的计算、选型和设计后，通过soildwork三维设计软件完成虚拟建模和装配，如图2.4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向智能制造的数控机床互联网技术研究[J]. 林景山. 山东工业技术. 2019(09)
[2]基于多目标优化NSGA2改进算法的结构动力学模型确认[J]. 赖文星,邓忠民,张鑫杰. 计算力学学报. 2018(06)
[3]基于响应面模型和集成方法的数控机床整机优化[J]. 张在房,张佳翔. 组合机床与自动化加工技术. 2018(03)
[4]中国制造业发展与“中国制造2025”规划[J]. 郭朝先,王宏霞. 经济研究参考. 2015(31)
[5]连续钢箱梁人行天桥的振动模态分析[J]. 秦立平,杨约民,程涛,吴振华,杨友全. 湖北理工学院学报. 2014(03)
[6]基于ANSYS磨床大理石床身的有限元分析[J]. 袁清珂,陈敬敬,杜亚男,袁茂圣. 制造业自动化. 2012(03)
[7]拓扑优化的数控车削中心床鞍轻量化设计[J]. 马雅丽,赵二鑫,赵宏安,孙守林. 机械设计与研究. 2011(03)
[8]基于灵敏度分析的机床轻量化设计[J]. 郭垒,张辉,叶佩青,段广洪. 清华大学学报(自然科学版). 2011(06)
[9]曲轴复合车削机床的结构布局设计[J]. 陈海胜. 机械工程师. 2011(03)
[10]DVG850高速立式加工中心主轴箱灵敏度分析[J]. 刘超峰,张功学,张淳,陈英. 组合机床与自动化加工技术. 2010(10)
硕士论文
[1]新型陶瓷刀片磨削机床控制系统研发[D]. 赵晓丽.山东建筑大学 2019
[2]铣钻攻一体化机床开发[D]. 周恒.吉林大学 2019
[3]三轴玻璃数控加工机床机械系统设计及仿真分析[D]. 陈广宇.福建工程学院 2019
[4]多功能复合机床静动态特性分析及优化[D]. 黄利康.兰州理工大学 2019
[5]基于复合材料的加工中心关键结构件设计及多目标质量匹配优化[D]. 李源.兰州理工大学 2019
[6]五轴小型数控铣床开放式控制系统及后处理开发[D]. 王妮娜.西安理工大学 2018
[7]小型三轴数控铣床结构优化设计[D]. 陈哲.长春理工大学 2018
[8]小型龙门加工中心结构优化设计研究[D]. 贾成阁.长春工业大学 2017
[9]NSGA2遗传算法改进研究及其在微电网配置中的应用[D]. 李海珍.兰州理工大学 2017
[10]QYJ-16型卧式加工中心床身结构的静动态特性分析及优化设计[D]. 张业成.兰州理工大学 2017
本文编号：3019714
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