數(shù)控立式銑床鞍座副翼軌裝置的設(shè)計、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，同時這類機(jī)床也是市面上競爭比較激烈的一種型號。針對這款數(shù)控立式銑床剛性較差的問題，本項目提出在該型號銑床底座上增加副翼軌裝置來提高機(jī)床加工時的剛性與穩(wěn)定性?；谟邢拊治鲕浖﨟yperworks對該銑床的整機(jī)及主要部件進(jìn)行靜力分析和模態(tài)分析，對比驗證了該副翼軌裝置對于提高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，鞍座的兩翼會產(chǎn)生較大的質(zhì)量變動，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，本項目提出在底座尺寸有限的條件下，為提高工作臺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)工作臺偏向一側(cè)時的支撐，能有效降低工作臺移向一側(cè)時的傾覆變形，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，計算了切削力,并對整機(jī)有限元模型進(jìn)行靜力分析，計算結(jié)果直觀展示了整機(jī)工作時的位移場與應(yīng)力場，分析了整機(jī)的強(qiáng)度和剛度，驗證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性；對該型號銑床的鞍座及工作臺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的剛度、穩(wěn)定性和可靠性，對比驗證了該副翼軌裝置對降低整機(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，對比驗證了鞍座副翼軌裝置對提高機(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，相對于整個底座，副翼軌處局部變形較大，動態(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?；趧恿μ匦苑治鲆蕴岣邉討B(tài)性能為目