蜂窩材料數(shù)控超聲波機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、由于NOMEX蜂窩材料所具有的特性,使得其在航空、航天領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是在蜂窩材料制成之后,如何進(jìn)行高效率的切削加工一直困擾著各大飛機(jī)制造商。
　　目前,國(guó)內(nèi)企業(yè)仍主要采用傳統(tǒng)金屬切削方法來(lái)加工蜂窩材料,該方法的缺點(diǎn)有:加工設(shè)備體積大、成本高,加工出的工件表面質(zhì)量差,加工后粉塵多,環(huán)保性不好。為此,一些國(guó)有大型企業(yè)引進(jìn)了由GFM公司生產(chǎn)的US-50型六軸超聲波切割機(jī)床。該機(jī)床的核心是超聲波切割技術(shù),在國(guó)外蜂窩材料加工中獲得了

2、廣泛的應(yīng)用。
　　超聲切割技術(shù)的應(yīng)用已有20多年的歷史,超聲波切割技術(shù)在蜂窩材料加工中的優(yōu)點(diǎn)有:切削力小,加工表面質(zhì)量高、加工效率高、切屑連續(xù)完整、無(wú)粉塵等。歐美的各大飛機(jī)制造廠和航空復(fù)合材料的研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)都已廣泛采用超聲波切割設(shè)備應(yīng)用于生產(chǎn)。然而在國(guó)內(nèi),這一技術(shù)仍處于初期應(yīng)用階段。為了實(shí)現(xiàn)超聲波切割技術(shù)在傳統(tǒng)加工設(shè)備中的應(yīng)用,本文對(duì)五軸加工中心引入超聲波切割技術(shù),利用超聲波切割蜂窩材料時(shí)切削力要比傳統(tǒng)加工小這一特性,對(duì)五軸加工

3、中心進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。
　　本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)主要如下:
　　第一章介紹了NOMEX蜂窩材料的發(fā)展及其特點(diǎn),由于其結(jié)構(gòu)的特殊性,使得蜂窩材料與普通復(fù)合材料的加工有所不同。本文列舉了幾種傳統(tǒng)蜂窩材料加工方法,并詳細(xì)介紹了國(guó)外加工蜂窩材料的主流技術(shù)——超聲波切割技術(shù),分析了超聲波切割技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
　　第二章介紹了超聲波切割機(jī)床的總體布局,選擇由江蘇新瑞重工科技有限公司生產(chǎn)的機(jī)床XH2725/5X龍門(mén)加工中心為優(yōu)化目標(biāo);分

4、析了超聲波切割主軸的結(jié)構(gòu)以及擺動(dòng)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn) A/C雙擺角擺動(dòng),并對(duì)超聲波切割聲學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了理論設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)了一種超聲波切割刀恒扭矩裝配裝置,該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波圓形刀恒扭矩?fù)Q刀。
　　第三章介紹了龍門(mén)加工中心的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù),對(duì)整機(jī)建立三維模型以及有限元模型;對(duì)普通切削蜂窩材料切削力的理論值進(jìn)行了計(jì)算,并用該數(shù)值對(duì)加工中心整機(jī)進(jìn)行靜力分析,計(jì)算靜剛度;對(duì)加工中心進(jìn)行模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析,為后續(xù)的優(yōu)化提供依據(jù)。
　　第四章分別對(duì)五

5、軸加工中心的主軸箱、滑枕、橫梁、立柱等關(guān)鍵零部件進(jìn)行靜力分析和動(dòng)態(tài)分析。從靜力分析中找出結(jié)構(gòu)位移較大的點(diǎn),利用應(yīng)力分布云圖確定應(yīng)力集中的位置;從動(dòng)態(tài)分析所得振型圖分析零部件的變形,為后續(xù)的優(yōu)化提供依據(jù)。
　　第五章分別對(duì)主軸箱、橫梁和立柱進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主軸箱效仿動(dòng)物骨骼內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、橫梁依據(jù)房屋拱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、利用圓的曲率支撐來(lái)提高立柱的支撐性能。此外,橫梁和立柱采用靈敏度分析方法,確定筋板結(jié)構(gòu)靈敏因子,優(yōu)化靈敏參數(shù),達(dá)到提高機(jī)床