MDH80加工中心結(jié)構(gòu)優(yōu)化與加工特性分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文MDH80加工中心結(jié)構(gòu)優(yōu)化與加工特性分析StructureOptimizationandAnalysisofMachiningCharacteristicsofMachiningCenterMDH80學(xué)號(hào)：——2l104099完成日期：2Q140502大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要柔性生產(chǎn)線具有加工品種多、生產(chǎn)效率高等突出特點(diǎn)，加工中心作為其核心組成部分擔(dān)負(fù)著

2、整條生產(chǎn)線相當(dāng)多的關(guān)鍵加工內(nèi)容。一旦加工中心的加工能力出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)直接影響整線的順利運(yùn)行。因此，很有必要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能分析、優(yōu)化以及加工特性方面的分析。實(shí)際上，加工中心的結(jié)構(gòu)性能和加工特性不僅需要生產(chǎn)者在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)加以重視，也是采購(gòu)者在驗(yàn)收時(shí)格外看重的。本文基于國(guó)家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專(zhuān)項(xiàng)課題“錫柴重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋柔性加工生產(chǎn)線示范工程”課題中的機(jī)床精度穩(wěn)定性子課題，結(jié)合工程理論和生產(chǎn)實(shí)際，主要做了兩部分工

3、作。一是以機(jī)床立柱為例進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)特性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化(如下1、2)，二是分析了機(jī)床的加工特性(如下3、4)，包括關(guān)系到表面質(zhì)量的銑削顫振穩(wěn)定域分析和面向加工精度(尺寸、形位精度)的機(jī)床能力穩(wěn)定性評(píng)估。具體內(nèi)容如下：(1)鑒于立柱結(jié)構(gòu)在加工中心整機(jī)性能中的重要性，對(duì)其進(jìn)行有限元靜、動(dòng)態(tài)特性分析，包括靜力分析、自由模態(tài)分析和約束模態(tài)分析。然后對(duì)立柱結(jié)構(gòu)做了錘擊模態(tài)試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算機(jī)自由模態(tài)分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。(2)同樣針對(duì)立柱結(jié)構(gòu)對(duì)

4、其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先對(duì)立柱進(jìn)行基于密度法的拓?fù)鋬?yōu)化，得到立柱的概念模型。然后對(duì)內(nèi)含筋板結(jié)構(gòu)立柱進(jìn)行參數(shù)化建模，在此基礎(chǔ)上利用對(duì)參數(shù)化模型進(jìn)行基于響應(yīng)面法的尺寸優(yōu)化，分析優(yōu)化結(jié)果，為改進(jìn)立柱結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。(3)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體與缸蓋的結(jié)合面對(duì)表面質(zhì)量要求較高，不允許有振紋產(chǎn)生，因此研究銑削加工過(guò)程中的顫振穩(wěn)定性問(wèn)題。對(duì)加工中心進(jìn)行刀具主軸錘擊模態(tài)試驗(yàn)，獲得所用銑刀的低階模態(tài)固有頻率、剛度和阻尼比，然后進(jìn)行銑削力仿真實(shí)驗(yàn)，獲得刀具的銑削力系數(shù)

5、。基于以上結(jié)果，構(gòu)建銑刀銑削顫振的穩(wěn)定性葉瓣圖，來(lái)指導(dǎo)切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速和切削深度的選擇和優(yōu)化，避免加工中顫振的發(fā)生。(4)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體側(cè)面孔的加工對(duì)加工精度要求較高，使用機(jī)器能力系數(shù)Cmk來(lái)對(duì)加工中心的加工精度穩(wěn)定性水平進(jìn)行定量的描述。對(duì)一組工件進(jìn)行了連續(xù)試切實(shí)驗(yàn)，試切完成后用高精度三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)工件進(jìn)行精度檢驗(yàn)，并保存精度數(shù)據(jù)。最后通過(guò)對(duì)兩組檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器加工能力分析，得出其各自的Cmk值，并進(jìn)行對(duì)比分析。關(guān)鍵詞：臥式加工中心；有限元