數(shù)控立式銑床鞍座副翼軌裝置的設(shè)計(jì)、有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、M-One10型數(shù)控立式銑床是廈門大金機(jī)械有限公司的暢銷產(chǎn)品之一，同時(shí)這類機(jī)床也是市面上競爭比較激烈的一種型號(hào)。針對(duì)這款數(shù)控立式銑床剛性較差的問題，本項(xiàng)目提出在該型號(hào)銑床底座上增加副翼軌裝置來提高機(jī)床加工時(shí)的剛性與穩(wěn)定性。基于有限元分析軟件Hyperworks對(duì)該銑床的整機(jī)及主要部件進(jìn)行靜力分析和模態(tài)分析，對(duì)比驗(yàn)證了該副翼軌裝置對(duì)于提高M(jìn)-One10型數(shù)控銑床的剛性和穩(wěn)定性的重要作用，并在此基礎(chǔ)上對(duì)底座結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。主要工作如下：<

2、br>　　普通數(shù)控立式銑床，鞍座兩根支撐導(dǎo)軌相距較近，當(dāng)重工件兩位移至鞍座左右翼時(shí)，鞍座的兩翼會(huì)產(chǎn)生較大的質(zhì)量變動(dòng)，伴隨翻轉(zhuǎn)力矩，產(chǎn)生微量變形，從而使加工精度微量降低，影響機(jī)床加工精度及穩(wěn)定性。在分析普通數(shù)控銑床存在的共性問題的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目提出在底座尺寸有限的條件下，為提高工作臺(tái)左右承載行程及加工精度，在底座導(dǎo)軌兩外側(cè)與鞍座之間增加副翼軌裝置，這將增加當(dāng)工作臺(tái)偏向一側(cè)時(shí)的支撐，能有效降低工作臺(tái)移向一側(cè)時(shí)的傾覆變形，提高機(jī)床剛性和穩(wěn)定性

3、，從而提高機(jī)床的加工精度。
　　建立了M-One10型數(shù)控銑床各主要部件及整機(jī)的三維模型，計(jì)算了切削力,并對(duì)整機(jī)有限元模型進(jìn)行靜力分析，計(jì)算結(jié)果直觀展示了整機(jī)工作時(shí)的位移場與應(yīng)力場，分析了整機(jī)的強(qiáng)度和剛度，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性；對(duì)該型號(hào)銑床的鞍座及工作臺(tái)在底座增加副翼軌裝置前后進(jìn)行了有限元靜力分析結(jié)果的對(duì)比，結(jié)果表明，在底座上增加副翼軌裝置后，大大提高了鞍座和工作臺(tái)的剛度、穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)比驗(yàn)證了該副翼軌裝置對(duì)降低整機(jī)的形變，

4、提高機(jī)床加工精度起著重要的作用。
　　分別對(duì)改進(jìn)前后的底座結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，獲得了各自的固有頻率和振型，對(duì)比驗(yàn)證了鞍座副翼軌裝置對(duì)提高機(jī)床剛性與穩(wěn)定性的作用。模態(tài)分析結(jié)果表明，增加副翼軌后，底座存在局部剛度不均的情況，相對(duì)于整個(gè)底座，副翼軌處局部變形較大，動(dòng)態(tài)性能有待改善。
　　最后采用基于連續(xù)變量的優(yōu)化方法對(duì)副翼軌底座結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化，尋找低階固有頻率提高且減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量的空間質(zhì)量分布?；趧?dòng)力特性分析以提高動(dòng)態(tài)性能為目