立式加工中心主軸箱的抗振特性研究和拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計.pdf

1、加工中心作為基礎(chǔ)機械產(chǎn)品,是先進(jìn)制造技術(shù)的載體和裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段,它直接影響到我國的自動化水平和國防科技的建設(shè)。而作為高檔數(shù)控機床的高速立式加工中心,最重要的性能指標(biāo)是其動態(tài)性能指標(biāo)(振動、噪聲、穩(wěn)定性等)。對于加工中心系統(tǒng)而言,其動態(tài)特性的好壞將直接影響加工中心加工精度的好壞,所以機床振動控制的研究對整個機械行業(yè)有重要的現(xiàn)實意義。主軸箱是立式加工中心的關(guān)鍵部件,其動靜性能和抗振性能的好壞將直接決定加工中心的性能好壞。
　　

2、 本論文對高速立式加工中心主軸箱進(jìn)行了動靜態(tài)特性分析和優(yōu)化設(shè)計。通過本課題的研究設(shè)計出了相對最優(yōu)的主軸箱方案,保證了主軸箱的靜態(tài)特性,很大幅度地提高了其動態(tài)特性。本文的設(shè)計方法為以后同類設(shè)計和研究提供了很好的技術(shù)支持。
　　 首先對原始結(jié)構(gòu)的主軸箱進(jìn)行了靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。得出其相應(yīng)的靜變形、各階固有頻率和相應(yīng)的振型、諧響應(yīng)位移等,由結(jié)果看出其抗振性能不足,不能很好的滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。
　　 其次將蜂窩

3、結(jié)構(gòu)引用到主軸箱設(shè)計中來,蜂窩材料不僅具有良好的比強度和比剛度,而且還有良好的抗振和電磁屏蔽等多種功能。采用Solidworks三維建模軟件建立了蜂窩結(jié)構(gòu)的主軸箱模型,在有限元分析軟件ANSYSWorkbench中進(jìn)行有限元分析,步驟大致為材料的設(shè)置、邊界條件和載荷的確定以及求解結(jié)果。分別進(jìn)行了靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。將蜂窩結(jié)構(gòu)主軸箱與原始結(jié)構(gòu)主軸箱進(jìn)行動靜態(tài)特性的對比,結(jié)果表明蜂窩結(jié)構(gòu)的主軸箱能夠提高X方向的靜態(tài)性能,并且動

4、態(tài)性能方面也是蜂窩結(jié)構(gòu)的主軸箱較優(yōu)些。
　　 再次對蜂窩結(jié)構(gòu)的主軸箱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。對其進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化,根據(jù)優(yōu)化結(jié)果設(shè)計了新的蜂窩結(jié)構(gòu)的主軸箱。優(yōu)化后的主軸箱在能保證靜態(tài)性能的基礎(chǔ)上動態(tài)性能有了很大的提高。通過本課題的研究,提高了主軸箱的抗振性能,得出了相對最優(yōu)的主軸箱設(shè)計方案。
　　 為了驗證理論分析結(jié)果的正確性,對加工中心樣機進(jìn)行了動靜剛度的測試試驗,設(shè)計了該試驗的試驗方案,分析了測試結(jié)果。由于理論分析時的簡化和測試