MDH80加工中心結構優(yōu)化與加工特性分析.pdf

1、碩士學位論文MDH80加工中心結構優(yōu)化與加工特性分析StructureOptimizationandAnalysisofMachiningCharacteristicsofMachiningCenterMDH80學號：——2l104099完成日期：2Q140502大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要柔性生產(chǎn)線具有加工品種多、生產(chǎn)效率高等突出特點，加工中心作為其核心組成部分擔負著

2、整條生產(chǎn)線相當多的關鍵加工內(nèi)容。一旦加工中心的加工能力出現(xiàn)問題，會直接影響整線的順利運行。因此，很有必要對其進行結構性能分析、優(yōu)化以及加工特性方面的分析。實際上，加工中心的結構性能和加工特性不僅需要生產(chǎn)者在設計和生產(chǎn)時加以重視，也是采購者在驗收時格外看重的。本文基于國家“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項課題“錫柴重型柴油發(fā)動機缸體、缸蓋柔性加工生產(chǎn)線示范工程”課題中的機床精度穩(wěn)定性子課題，結合工程理論和生產(chǎn)實際，主要做了兩部分工

3、作。一是以機床立柱為例進行了靜動態(tài)特性分析和結構優(yōu)化(如下1、2)，二是分析了機床的加工特性(如下3、4)，包括關系到表面質(zhì)量的銑削顫振穩(wěn)定域分析和面向加工精度(尺寸、形位精度)的機床能力穩(wěn)定性評估。具體內(nèi)容如下：(1)鑒于立柱結構在加工中心整機性能中的重要性，對其進行有限元靜、動態(tài)特性分析，包括靜力分析、自由模態(tài)分析和約束模態(tài)分析。然后對立柱結構做了錘擊模態(tài)試驗，并將試驗結果與計算機自由模態(tài)分析的結果進行對比。(2)同樣針對立柱結構對

4、其進行結構優(yōu)化。首先對立柱進行基于密度法的拓撲優(yōu)化，得到立柱的概念模型。然后對內(nèi)含筋板結構立柱進行參數(shù)化建模，在此基礎上利用對參數(shù)化模型進行基于響應面法的尺寸優(yōu)化，分析優(yōu)化結果，為改進立柱結構提供理論依據(jù)。(3)發(fā)動機缸體與缸蓋的結合面對表面質(zhì)量要求較高，不允許有振紋產(chǎn)生，因此研究銑削加工過程中的顫振穩(wěn)定性問題。對加工中心進行刀具主軸錘擊模態(tài)試驗，獲得所用銑刀的低階模態(tài)固有頻率、剛度和阻尼比，然后進行銑削力仿真實驗，獲得刀具的銑削力系數(shù)

5、。基于以上結果，構建銑刀銑削顫振的穩(wěn)定性葉瓣圖，來指導切削參數(shù)主軸轉速和切削深度的選擇和優(yōu)化，避免加工中顫振的發(fā)生。(4)發(fā)動機缸體側面孔的加工對加工精度要求較高，使用機器能力系數(shù)Cmk來對加工中心的加工精度穩(wěn)定性水平進行定量的描述。對一組工件進行了連續(xù)試切實驗，試切完成后用高精度三坐標測量儀對工件進行精度檢驗，并保存精度數(shù)據(jù)。最后通過對兩組檢測數(shù)據(jù)進行機器加工能力分析，得出其各自的Cmk值，并進行對比分析。關鍵詞：臥式加工中心；有限元