UT5數(shù)控平旋盤的設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析.pdf

1、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)的進(jìn)步以及現(xiàn)實(shí)需求的變化，促使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床向著高速、高效、高精度、高可靠性和工藝復(fù)合化的方向發(fā)展。隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，只在X，Y，Z軸三軸聯(lián)動的普通機(jī)床上加工已不能滿足消費(fèi)者的需要，還需要B軸，U軸等多軸聯(lián)動的復(fù)合加工。數(shù)控平旋盤作為一種高端數(shù)控機(jī)床的功能部件，可實(shí)現(xiàn)U軸功能。本文通過理論計(jì)算與有限元分析相結(jié)合的方法，對數(shù)控平旋盤的傳動原理，旋轉(zhuǎn)體的靜動態(tài)特性，以及旋轉(zhuǎn)平衡性能做了深入的研究與分析，優(yōu)化

2、其結(jié)構(gòu)，為之后的進(jìn)一步研究提供了方向與依據(jù)。本文研究的內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)分析數(shù)控平旋盤的結(jié)構(gòu)與傳動原理，詳細(xì)介紹了消除平旋盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動對滑板進(jìn)給影響的行星輪差動系統(tǒng)的原理，總結(jié)出了UT5數(shù)控平旋盤的特點(diǎn)。
　　(2)對平旋盤的旋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)做了靜態(tài)特性分析，通過有限元仿真得到旋轉(zhuǎn)體受力變形的云圖，得到了旋轉(zhuǎn)體在最大工作轉(zhuǎn)速下的整體最大變形為18.716μm，最大應(yīng)力為19.013MPa，滿足平旋盤的設(shè)計(jì)要求。同時找出了旋

3、轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)做鋪墊。
　　(3)對數(shù)控平旋盤的旋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)做了動態(tài)性分析，主要進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。模態(tài)分析得到了旋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)各階固有頻率，在此基礎(chǔ)上得到了各階的臨界轉(zhuǎn)速，其中一階臨界轉(zhuǎn)速為9180r/min，大于旋轉(zhuǎn)體的最高轉(zhuǎn)速315r/min，從而有效地避開了工作中的共振現(xiàn)象。諧響應(yīng)分析得到了在銑削力的激振頻率范圍內(nèi)，各位移對頻率的響應(yīng)曲線，得出了在870Hz左右，六階模態(tài)處，位移的變化量最大，

4、為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)做鋪墊。
　　(4)對數(shù)控平旋盤的平衡性能的研究，根據(jù)平旋盤的結(jié)構(gòu)和安裝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的平衡塊，通過改變質(zhì)量分布的方法，在適當(dāng)?shù)牡胤?，加上平衡塊，從整體上盡可能地減少旋轉(zhuǎn)體的不平衡情況，并通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了平衡塊設(shè)計(jì)的合理可行性。
　　(5)對數(shù)控平旋盤旋轉(zhuǎn)體做結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用有限元優(yōu)化軟件在結(jié)合靜動態(tài)特性分析的基礎(chǔ)上，提出了以強(qiáng)度為約束條件，以減輕重量為目標(biāo)，對旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的方案，在滿足系