數(shù)控龍門銑床滑枕部件熱特性研究及熱對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計.pdf

1、數(shù)控龍門銑床是電力工業(yè)、交通運輸業(yè)和軍工業(yè)等領(lǐng)域的主要加工設(shè)備?；聿考菙?shù)控龍門銑床的關(guān)鍵功能零部件之一,直接決定著機(jī)床的工作精度。在數(shù)控龍門銑床的實際加工過程中,滑枕部件在內(nèi)外熱源的共同作用下所產(chǎn)生的溫升導(dǎo)致熱變形,降低了整機(jī)的工作精度。本文以國內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控龍門銑床的滑枕部件為研究對象,深入研究滑枕部件的熱特性,基于分析結(jié)果提出了滑枕部件熱對稱結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計方案來提高其熱特性。研究結(jié)果表明結(jié)構(gòu)改進(jìn)后滑枕部件的熱特性和動態(tài)特性都

2、有明顯的提高。論文主要完成如下工作:
　　(1)建立了滑枕部件熱特性的數(shù)學(xué)模型
　　在分析滑枕部件結(jié)構(gòu)及各零部件間的裝配關(guān)系的基礎(chǔ)上,利用有限元理論建立了滑枕部件溫度場的數(shù)學(xué)模型,利用彈性力學(xué)理論和熱變形的基本方程建立了滑枕部件熱-結(jié)構(gòu)耦合變形的數(shù)學(xué)模型。
　　(2)建立了滑枕部件的熱流模型和有限元模型
　　通過分析滑枕部件的發(fā)熱因素和相應(yīng)的散熱方式,建立了滑枕部件的熱流模型;計算滑枕部件內(nèi)外熱源及其邊界條件,采

3、用ANSYS Workbench軟件建立滑枕部件的有限元模型。
　　(3)研究了現(xiàn)有方滑枕部件熱-結(jié)構(gòu)耦合變形
　　在完成對現(xiàn)有方滑枕部件熱特性分析的基礎(chǔ)上對滑枕部件進(jìn)行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,分析結(jié)果表明:現(xiàn)有滑枕部件工作時最高溫度為83.3℃,發(fā)生于主軸前軸承組處,最高溫升為56.2℃,最大熱變形為0.16mm,這與該公司提供的實驗數(shù)據(jù)一致。
　　(4)確定了滑枕部件熱對稱結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計的方案
　　根據(jù)分析結(jié)果提出了

4、兩套滑枕部件熱對稱結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計方案,其一是在不改變現(xiàn)有滑枕部件方形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上讓滑枕部件的重心與它的幾何形心重合;其二是設(shè)計成圓滑枕部件。
　　(5)對比分析了改進(jìn)前后滑枕部件的熱特性和動態(tài)特性
　　對改進(jìn)后的兩種滑枕部件的熱特性進(jìn)行分析,結(jié)果表明:按方案一改進(jìn)設(shè)計的滑枕部件工作時的最高溫度為81.3℃,最高溫升為56℃,熱變形值為0.127mm,相比于現(xiàn)有滑枕部件的熱特性有所提高;按方案二設(shè)計的圓滑枕部件工作時的最高溫度