真空電子束焊機大型工作臺精度分析研究.pdf

1、大型真空電子束焊接設備的制造在國內還是一門新興的技術,隨著近年來制造業(yè)技術進步和對加工質量要求的不斷提高,大型電子束焊接設備的研制也越來越受到重視,同時大型設備的制造精度水平也是國家制造業(yè)發(fā)展水平的一個重要標志。由于電子束焊接的工作必須在真空環(huán)境中進行,因此大型真空設備的制造有著與常規(guī)大型機械設備制造不同的特殊性。因此對大型真空電子束焊機的大型工作臺進行精度分析,對提高大型真空電子束焊機的整機水平具有較大的工程應用價值和實用意義。本文研

2、究的大型電子束焊機中的大型工作臺精度分析的問題不僅涉及工作臺本身,同時涉及設備工作過程中影響工作臺精度的設備其它零部件的分析。
　　本論文采用理論分析和仿真分析相結合的方法,依據(jù)結構力學、動力學、Hertz接觸理論、振動理論和模態(tài)分析理論,研究分析了提高真空電子束焊機大型工作臺的精度的方法。研究內容主要有:
　　(1)采用加筋結構優(yōu)化理論分析了真空箱體加筋數(shù)量對箱體結構的影響,利用模態(tài)分析理論對箱體易變形位置進行了研究,結合

3、有限元分析軟件ANSYS對某一型號真空電子束焊機用真空箱體進行了結構優(yōu)化,并與實際測量進行了比。研究表明真空箱體采用合適高度和合適分布密度的加強筋可使真空箱體在抽真空時產生的變形盡可能較小,箱體的結構性能可得到良好的改善,有利于安裝其上的運動部件在抽真空時獲得良好的運動精度。
　　(3)對大型工作臺常用材料的抗振能力和承載能力進行了對比分析,為合理選擇工作臺材質提供了依據(jù);對一款大型工作臺的承載能力、安裝不合理引起的平臺彈性蠕變進

4、行了分析,得到最大變形量的位置和數(shù)據(jù),并對該工作平臺實際測量數(shù)據(jù)進行對比,找到了該平面產生較大變形的原因,并對其進行了校正處理。測試分析及現(xiàn)場調試結果表明大型工作臺裝配工藝的合理性直接影響工作臺的精度及設備的整體工作精度,對于較大的變形部位,可采用反向預加載荷的方法進行校正。
　　(3)根據(jù)機械設計相關理論計算得到了滿足某型號電子束焊機用滾珠絲杠的最小直徑為24mm;根據(jù)赫茲接觸理論研究了滾珠絲杠、單螺母、雙螺母、軸承的軸向接觸剛

5、度、軸向變形與螺母位置、載荷、以及支撐方式之間的關系;得到了絲杠、單螺母、雙螺母、軸承的軸向接觸剛度,并提出了提高滾珠絲杠副軸向剛度的方法,為工程用大型工作臺中滾珠絲杠副的合理選擇與設計提供參考依據(jù)。
　　(4)應用 ANSYS參數(shù)化設計語言建立了螺母副二維接觸模型和滾珠絲杠副的三維實體模型。通過對接觸模型的仿真分析,驗證了應用接觸理論分析單螺母接觸變形的正確性;通過模態(tài)分析模塊計算得到了不同支撐情況下滾珠絲杠副的固有頻率和振型,