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《高速立式加工中心主軸箱靜動態(tài)性能研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、陛西料技大學論文題目：高速立式加工中心主軸箱靜動態(tài)性能研究申請學位學科：工學所學學科專業(yè)：機械制造及其自動化培養(yǎng)單位；機電工程學院碩士生：陸君導師：文懷興教授2011年5月THEST厶汀ICANDDYNAMICPERFoRⅣ【ANCESTUDYoFHIGHSPEEDVERTICALSPINDLEBoXAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterof壁銎gi望堡曼￡i壁g．Thesis(orDissert
2、ation)Supervisor：ProfessorWenhuaixina一一●■■■■■●■■■■■■■■■●■●●■■■■■●■■■●■■■■■■■●●May,2011高速立式加工中心主軸箱靜動態(tài)性能研究摘要高速加工中心的高切削速度、高進給速度和高加工精度已成為國內機床領域的發(fā)展方向。“高速立式加工中心"成為“高檔數控機床與基礎制造裝備"科技重大專項中優(yōu)先支持的項目，是國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃的目標。研究加工中心的工作性能(良好的靜態(tài)性能和動態(tài)特性)對提高機床的安全和精度有重要的指導作用，主軸箱直接影響主軸系統(tǒng)甚至整個機床的加工性能，為此，對高速加工中心主軸箱等基礎部件進行
3、靜、動態(tài)性能的研究已成為設計的必要環(huán)節(jié)。所采用的方法也可以應用在其他部件和整機的性能分析中，為提高機床整體性能提供了技術支持。本文首先介紹了課題的研究背景及主軸系統(tǒng)國內外的發(fā)展狀況和靜、動態(tài)特性研究水平，對主要基礎結構部件主軸箱進行拓撲設計并進行了受力分析；其次，介紹了主軸系統(tǒng)的工作原理，在相同工況下對不同設計方案進行力學分析，最后對結構進行優(yōu)化分析。根據設計要求建立新的主軸箱三維有限元模型，按照主軸箱的運動方式、固定方法對有限元模型的自由度進行約束，采用有限元軟件自定義的單元、網格進行模擬。通過靜力分析，模態(tài)分析，諧響應特性分析，敏感度分析等得到主軸箱在特定載荷工況下的靜剛度值、
4、動剛度值、固有頻率以及相應的振型等理論數值，為高速加工中心的設計提供了可靠的理論依據。將有限元分析的結果與機床設計要求進行對比，并參考相關的設計經驗對模型進行了局部改進。利用Pro／E優(yōu)化設計模塊，通過敏感度分析將參數化設計變量進行篩選，找出影響設計目標的主要設計變量，刪除不合理尺寸區(qū)間，避免錯誤的發(fā)生、減少分析時間、提高優(yōu)化速度和準確性，為實現(xiàn)主軸箱最優(yōu)化設計奠定了基礎。利用軟件Pro／ENGINEER建立主軸箱虛擬樣機系統(tǒng)，并導入ADAMS中進行運動仿真與振動分析。通過分析結果顯示出了構件各結點在工作過程中的試驗數據，對主軸系統(tǒng)的運動參數進行修正后，將主軸箱替換為柔性體，完成振
5、動分析，得出主軸箱在主軸系統(tǒng)中的振動受連接剛度及阻尼的影響，因此對其進行有效的調節(jié)可提高產品的質量。再次對主軸箱改進前和改進后的主軸系統(tǒng)進行分析，可明顯看出改進后的主軸箱在主軸系統(tǒng)中的頻率提高，可避免共振的發(fā)生，調整各連接剛度可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。關鍵詞：主軸箱，敏感度，靜態(tài)分析，動態(tài)分析，優(yōu)化設計，虛擬樣機ⅡTHESTATICANDDYNAMICPERFoR剮LANCESTUDYoFHIGHSPEEDVERTICALSPINDLEBoXABSTRACTChina’Smachineindustrieshavefocuseddevelopmentonimprovingthehigh-s
6、peedcutting，feedrate，andprecisionofmachiningcenters．111ehi曲一speedverticalmachiningcenterhasbecomeapriority—supportedprojectinthemajortechnologyprojects“high—endCNCmachinetoolsandbasicmanufacturingequipment'’．Itispartofthegoalforchina’Snationalmidandlongtermscienceandtechnologydevelopmentplan．T
7、hemachiningcenterrequiresnotonlygoodstaticperformance，butalsogooddynamiccharacteristics．Forthisreason，thestaticanddynamicperformancestudyofhigh-speedmachiningcenterWaSconducted．111eheadstockandothermajorinfrastructurecomponentsdirectlya
