數(shù)控龍門銑床滑枕部件熱特性研究及熱對稱結構設計.pdf

1、數(shù)控龍門銑床是電力工業(yè)、交通運輸業(yè)和軍工業(yè)等領域的主要加工設備?；聿考菙?shù)控龍門銑床的關鍵功能零部件之一,直接決定著機床的工作精度。在數(shù)控龍門銑床的實際加工過程中,滑枕部件在內(nèi)外熱源的共同作用下所產(chǎn)生的溫升導致熱變形,降低了整機的工作精度。本文以國內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控龍門銑床的滑枕部件為研究對象,深入研究滑枕部件的熱特性,基于分析結果提出了滑枕部件熱對稱結構的改進設計方案來提高其熱特性。研究結果表明結構改進后滑枕部件的熱特性和動態(tài)特性都

2、有明顯的提高。論文主要完成如下工作:
　　(1)建立了滑枕部件熱特性的數(shù)學模型
　　在分析滑枕部件結構及各零部件間的裝配關系的基礎上,利用有限元理論建立了滑枕部件溫度場的數(shù)學模型,利用彈性力學理論和熱變形的基本方程建立了滑枕部件熱-結構耦合變形的數(shù)學模型。
　　(2)建立了滑枕部件的熱流模型和有限元模型
　　通過分析滑枕部件的發(fā)熱因素和相應的散熱方式,建立了滑枕部件的熱流模型;計算滑枕部件內(nèi)外熱源及其邊界條件,采

3、用ANSYS Workbench軟件建立滑枕部件的有限元模型。
　　(3)研究了現(xiàn)有方滑枕部件熱-結構耦合變形
　　在完成對現(xiàn)有方滑枕部件熱特性分析的基礎上對滑枕部件進行熱-結構耦合分析,分析結果表明:現(xiàn)有滑枕部件工作時最高溫度為83.3℃,發(fā)生于主軸前軸承組處,最高溫升為56.2℃,最大熱變形為0.16mm,這與該公司提供的實驗數(shù)據(jù)一致。
　　(4)確定了滑枕部件熱對稱結構改進設計的方案
　　根據(jù)分析結果提出了

4、兩套滑枕部件熱對稱結構的改進設計方案,其一是在不改變現(xiàn)有滑枕部件方形結構的基礎上讓滑枕部件的重心與它的幾何形心重合;其二是設計成圓滑枕部件。
　　(5)對比分析了改進前后滑枕部件的熱特性和動態(tài)特性
　　對改進后的兩種滑枕部件的熱特性進行分析,結果表明:按方案一改進設計的滑枕部件工作時的最高溫度為81.3℃,最高溫升為56℃,熱變形值為0.127mm,相比于現(xiàn)有滑枕部件的熱特性有所提高;按方案二設計的圓滑枕部件工作時的最高溫度