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数控插齿机作为主要的齿轮生产设备,其动态性能与齿轮加工精度有着密切的关系。随着现代工业对齿轮精度要求不断的提高,必须保证插齿机具有良好结构动态特性。本文以YS51200CNC插齿机为研究对象,以提高插齿机的结构动态性能及加工过程稳定性为主要目标,基于有限元法完成了此机床的动态特性分析。本文的主要研究工作如下: (1)利用Pro/E软件建立插齿机的整机CAD模型,选用ANSYS软件建立整机有限元模型。刀具主轴与工件是切削系统中的重要组成部分,故采用梁单元Beam4对其单独建模。 (2)开展了插齿机模态分析和谐响应分析,找出影响机床动态性能的薄弱零部件;应用拓扑优化的方法,完成了插齿机立柱轻量化设计;基于灵敏度分析,完成了床身、刀架等零部件的结构改进设计。结果表明优化后的插齿机具有更好的动态性能。 (3)在合理选取有限元模型主自由度的基础上,应用ANSYS中的子结构分析,提取出缩聚后的整机结构总体矩阵,为建立加工系统动力学模型奠定基础。 (4)基于再生型切削颤振原理,建立了插齿机动态切削力模型。根据Nyquist稳定性判据,分析了插齿机的切削稳定性,并利用Matlab软件对插齿机的极限切削宽度进行了预测。相对原样机,最大极限切削宽度提高了17.6%,表明优化后的插齿机具有更好的加工稳定性。