加工中心床身的動態(tài)特性分析.pdf

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1、CAD／CAM／CAPP直用1pplicationofCAD／CAM／CAPP加工中心床身的動態(tài)特性分析沈陽機床(集團)有限責任公司(遼寧110142)劉闊林劍峰馬曉波于文東譚智床身是機床的重要基礎部件，它起著支撐工件和相應地，響應可以表示為聯接工作臺、立柱等關鍵零部件的作用。如果床身結=∑(~jrq，(L5))構設計不合理，導致床身的剛度不足，就會影響機床，=1由以上分析可以看出，Ⅳ自由度振動系統(tǒng)的響的加工精度，降低機床的使用壽命。機床的靜態(tài)特性應，相當于在Ⅳ個模態(tài)坐標下單自由度系統(tǒng)的響應分析，只能反映它受切削力和重力等作用的情況，并

2、之和，這就是模態(tài)疊加原理。把這些力作為靜力考慮時機床抵抗變形的能力。而機2．有限元分析過程床在工作時會受到交變切削力和旋轉件不平衡引起的在Pro／E中建立VMC0540d床身的三維模型，如動態(tài)力的作用，引起機床的振動。如果振動的幅度超圖1所示。模型尺寸與實際機床結構尺寸完全相同，出了機床的允許范圍，就會影響加工精度，使工件的保證了分析結果的精確性。表面質量惡化，加劇刀具磨損等，甚至導致機床不能正常工作。因此，在對其進行設計和分析時，僅考慮靜態(tài)特性是不夠的，還要研究其動態(tài)特性。1．結構動態(tài)分析理論基礎對一個N自由度的線性系統(tǒng)，其運動微分方

3、程可以表示為[M]{(t)}+[C]{(t)}+[K]{(t)}={F(t)}(1)其中，[]、[C]和[K]分別為系統(tǒng)的質量、阻尼和剛度矩陣，{(￡)}和{F(t)}分別為系統(tǒng)各圖1VMC0540d機床床身的三維模型點的位移響應向量和激振力向量。將VMC0540d機床床身的三維模型保存為PA—由于式(1)為耦合方程，對于床身這種自由度RASOLID格式并導入ANSYS中。要進行有限元分很大的系統(tǒng)，求解會非常困難，因此首先要進行模析，必須對VMC0540d床身的模型進行一些假設，態(tài)分析，將耦合方程組解耦。才能利用相關理論求解。假設VMC

4、0540d床身為定對式(1)進行拉式變換，并引入模態(tài)坐標常線性系統(tǒng)；作為床身材料的鑄鐵被認為是各向同{q}，使得性材料，密度分布均勻，并且為完全彈性體。{}=[咖]{q}(2)首先確定其單元類型、單元常數和單元的材料將式(2)代入式(1)中，兩邊左乘[]，特性。由于模型形狀比較規(guī)則，沒有復雜的曲面結可得解耦的方程組構，因此選擇實體單元SOLID45進行計算。劃分網(一60[]+[C，]+[]){ql’[]{F}(3)格對計算結果比較關鍵，網格數量的多少將影響計其中，[]、[C，]和[K]分別為對角化的模態(tài)算結果的精度和計算規(guī)模的大小。一

5、般來講，網格質量、阻尼和剛度矩陣。解耦之后第r個方程為數量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規(guī)模(一∞Mr+c，+Kr)q=∑(~jrFj(4)也會增加，所以在確定網格數量時應權衡兩個因數參磊秈工