QYJ-5数控铣床关键件的特性分析与优化

发布时间：2017-09-09 05:30

  本文关键词：QYJ-5数控铣床关键件的特性分析与优化

  更多相关文章： 数控铣床 床身 滑鞍 有限元法 静动态特性 结构优化

【摘要】：随着现代制造需求的发展,对数控机床在高速度、高精度、高效率等方面提出了更高的要求。这使得数控机床除了要具有良好的加工性能外,还要在加工稳定性、轻量化等方面不断做到精益求精。床身与滑鞍作为机床的重要组成部分,其静动态特性是影响机床加工性能的主要因素。因此,对数控机床关键件的静动态特性进行分析,从而对机床进行优化改进具有很大的实际意义。本文以QYJ-5数控铣床床身和滑鞍为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS作为分析工具对影响机床静动态性能的因素进行了探究。主要研究内容和结果如下:(1)介绍了本文的课题背景及意义,并阐述了国内外高速加工中心静动态特性分析的研究现状和发展趋势。(2)介绍了机床关键件的建模方法,利用UG NX对数控铣床的床身和滑鞍进行三维建模并通过接口技术将床身和滑鞍的三维模型导入到ANSYS中形成有限元模型,然后对床身和滑鞍分别进行了静力学分析和模态分析,为其结构的优化提供理论依据。(3)对床身和滑鞍的内部结构进行优化设计,以提高床身和滑鞍的抗振性能和降低质量为优化目标,进行了床身和滑鞍筋板和壁板的厚度对结构质量、最大应变、最大应力和固有频率的灵敏度分析。然后采用目标驱动优化的方法对结构进行优化设计,提出合理的结构优化方案。最后对优化后的结果进行对比分析。结果表明,床身质量比优化前减少了35.77kg,约减少初始质量的9.7%,静态特性与优化前相比有小幅提升。滑鞍的前六阶固有频率与优化前相比都有所增加,其中第一阶固有频率提高了57.3Hz。质量比优化前减少了8.77kg,约减少初始质量的7.62%,达到了优化的目的。
【关键词】：数控铣床 床身 滑鞍 有限元法 静动态特性 结构优化
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG547
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 课题研究的背景及意义13-14
• 1.2 机床关键件性能国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国外研究现状15-16
• 1.2.2 国内研究现状16
• 1.3 课题的研究内容及流程16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 机床关键件三维模型的建立18-23
• 2.1 QYJ-5 数控铣床简介18
• 2.2 UG NX软件简介18-19
• 2.3 ANSYS软件介绍19-21
• 2.4 床身三维实体模型的建立21
• 2.5 滑鞍三维实体模型的建立21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第3章 机床关键件静态性能分析23-36
• 3.1 有限元法概述23-25
• 3.1.1 有限元法的基本原理23-24
• 3.1.2 有限元分析的基本流程24-25
• 3.1.3 有限元法的应用25
• 3.2 静力学分析基本原理25-26
• 3.3 床身静力学分析26-31
• 3.3.1 床身有限元模型的建立、网格划分26-27
• 3.3.2 床身受力分析及添加约束27-28
• 3.3.3 床身静态性能分析28-31
• 3.4 滑鞍静力学分析31-35
• 3.4.1 滑鞍有限元模型的建立、网格划分31-32
• 3.4.2 滑鞍受力分析及添加约束32
• 3.4.3 滑鞍静态性能分析32-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 机床关键件的模态分析36-46
• 4.1 模态分析基本原理36-37
• 4.2 床身的模态分析37-41
• 4.2.1 建立床身模态分析的有限元模型37-38
• 4.2.2 施加边界条件与设置求解项38
• 4.2.3 求解与结果分析38-41
• 4.3 滑鞍的模态分析41-44
• 4.3.1 建立滑鞍模态分析的有限元模型41
• 4.3.2 求解与结果分析41-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第5章 QYJ-5 数控铣床关键件的优化设计46-61
• 5.1 床身尺寸优化设计46-52
• 5.2 床身优化结果分析对比52-54
• 5.2.1 床身静态分析结果对比52-53
• 5.2.2 床身模态分析结果对比53-54
• 5.3 滑鞍尺寸优化设计54-59
• 5.3.1 滑鞍静态分析结果对比57-58
• 5.3.2 滑鞍模态分析结果对比58-59
• 5.4 本章小结59-61
• 总结与展望61-63
• 本论文总结61
• 论文工作展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录68

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