复合材料机床床身动态特性的理论与试验研究及结构优化

发布时间：2017-12-15 09:31

本文关键词：复合材料机床床身动态特性的理论与试验研究及结构优化

【摘要】：床身是机床整机中的基础件,它为工作台、刀架等部件提供支承,同时也会受到切削力等交变载荷的作用。交变载荷会引起床身的振动并严重影响加工精度。由于铸铁材料的阻尼较小,因此铸铁床身在加工状态下会出现较大幅度的振动。近年来,人们研制出了阻尼十倍于铸铁的树脂矿物复合材料,并将其应用于床身的制造中,这一举措能够降低床身的振动幅度并提高机床的加工精度。本文在参照原铸铁材料磨床床身的基础上,设计出了与其型号相同的树脂矿物复合材料床身,结合受力分析和有限元仿真,对床身上主要的受载部位(导轨)进行了刚度校核。对床身的动态特性进行了较为深入的研究,包括对床身进行有限元模态分析、模态试验及瞬态动力学分析等。通过对磨床床身动态特性的仿真和试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性:通过对铸铁机床床身与复合材料机床床身的模态试验结果进行对比,验证了树脂矿物复合材料机床床身在动态特性方面的优越性。在动态特性研究的基础上,综合分析磨床床身的结构,将预埋件强化技术应用到复合材料磨床床身中,并对强化后的床身进行仿真以验证其有效性。然后对床身进行尺寸优化,先选出对床身动态特性贡献较大的尺寸作为参数,再以床身的第一阶固有频率为目标函数、以尺寸和体积为约束进行ANSYS参数化设计,得出最终的优化方案。最后对优化方案进行验证,结果表明,在床身体积增加了 2%的情况下,床身的第一阶固有频率提高了4.7%,且静刚度得到了加强。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG502

【参考文献】

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