论文部分内容阅读
近年来,现代机械制造工业正在向高精度、高速度、高效率的方向飞速发展,机床在机械制造工业中占有越来越重要的地位,它反映出了整个国家的发展水平。机床的动态性能的好坏严重影响机床的加工精度和切削速度,在高速发展的时代,是不可能先制造出机器然后进行试验,再进行修改,这样周期长,成本高还造成材料的浪费,所以有必要对机床各零部件和整机进行有限元仿真,这样可以在设计阶段便可预知其动态特性,从而对机床进行优化改进,使之更符合高精度高速度的要求。本文以XK2535大型数控龙门镗铣床为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS作为分析工具,对其进行分析。主要研究内容如下:(1)阐述了国内外高速加工中心的研究现状,介绍了高速加工技术的特点及其对机床的要求,着重说明了目前国内外高速加工中心静动态特性分析的研究现状。(2)对有限元、模态分析的基本概念和理论进行了比较系统详细的介绍,系统介绍了有限元分析软件ANSYS的使用方法和步骤,对ANSYS的工作过程和有关的计算方法进行了简述。(3)用solidworks对数控铣床各主要零部件进行建模,并导入ANSYS软件中,讨论了建立有限元模型时单元类型选择、网格划分、局部细节处理等方面,并对各个零部件分别进行了强度和刚度分析,得到各零件在危险工况下的应力、位移以及固有频率和振幅,分析了零部件的在工作时的最大应力以及其在自然状态下的抗振性能,指出了零部件的薄弱部分,并对零部件的改进提出一些合理化意见。(4)对结合面的理论和建模方法进行了系统详细的论述,确定了加工中心的固定结合面和运动结合面进行参数识别得出个结合部的刚度和阻尼,并建立了铣床的整机有限元分析模型。(5)对数控铣床进行了动态分析,简化各零部件的受力和约束,并选择合理的单元类型和网格划分方法,然后根据分析类型合理施加载荷和约束条件得到有限元分析模型。根据分析结果进行结构性能评估,利用有限元分析方法对整机进行静、动态分析。计算得到数控铣床X、Y、Z方向的动刚度。