龍門(mén)加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與靜動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、隨著工業(yè)4.0時(shí)代的崛起，“高檔數(shù)控機(jī)床”再次入選國(guó)家十三五計(jì)劃重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域之一，以期助力“中國(guó)制造2025”，力爭(zhēng)使我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展水平再上一個(gè)臺(tái)階。由此，研究改進(jìn)加工中心關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以提高其靜動(dòng)態(tài)特性，極大地改善其加工精度和加工效率。
　　本課題來(lái)源于“高檔數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專(zhuān)項(xiàng)，前期基礎(chǔ)理論的研究和立式加工中心樣機(jī)的試制已經(jīng)由陜西科技大學(xué)和寧夏中衛(wèi)大河機(jī)床廠完成。后期，應(yīng)大河機(jī)床廠的要求，為進(jìn)

2、一步提高其靜動(dòng)態(tài)特性，運(yùn)用SolidWorks軟件和ANSYS Workbench軟件將立式加工中心改制為龍門(mén)加工中心，這一課題研究還得到了“陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目”的資助。本課題主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:
　　1)龍門(mén)加工中心關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整機(jī)裝配。依據(jù)大河機(jī)床廠提供的改進(jìn)再設(shè)計(jì)要求，在立式加工中心的基礎(chǔ)上，運(yùn)用SolidWorks軟件完成了床身、工作臺(tái)、立柱、橫梁、滑枕、十字滑塊、電主軸等關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3、，并完成了龍門(mén)整機(jī)的裝配工作。
　　2)關(guān)鍵零部件靜動(dòng)態(tài)特性分析。運(yùn)用SolidWorks軟件和ANSYSWorkbench軟件的無(wú)縫銜接功能，將零部件的三維實(shí)體模型導(dǎo)入到Workbench軟件中進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析。將理論分析得到的結(jié)果與廠家提出的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明:關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度、剛度和一階固有頻率均滿足要求。
　　3)工作臺(tái)靜剛度圖譜的繪制。因工作臺(tái)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故在1/4工作臺(tái)上均勻地選取了54個(gè)點(diǎn)，在靜力

4、學(xué)分析中分別得到這54個(gè)點(diǎn)的總變形，再計(jì)算出靜剛度導(dǎo)入到MATLAB軟件中，編寫(xiě)擬合曲面數(shù)學(xué)程序，繪制整張工作臺(tái)的靜剛度圖譜。從而為合理裝夾工件，提高零件加工精度和表面質(zhì)量提供了依據(jù)和支持。
　　4)龍門(mén)加工中心靜動(dòng)態(tài)特性分析。對(duì)改進(jìn)后的龍門(mén)加工中心進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，并把分析結(jié)果與原立式加工中心做比較，可以得到龍門(mén)整機(jī)的靜動(dòng)態(tài)特性相對(duì)原立式加工中心都有了極大地改善，顯著提高了加工精度和加工效率。
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