人造石精密機(jī)床床身動(dòng)靜態(tài)性能研究及結(jié)構(gòu)強(qiáng)化.pdf

1、人造石是以天然花崗石顆粒為骨料，以有機(jī)樹(shù)脂作粘結(jié)劑的一種新型復(fù)合材料，具有優(yōu)良的阻尼減振性能、低熱膨脹系數(shù)、高耐腐蝕性能，以及較好的力學(xué)性能，適用于制造高速和精密加工機(jī)床、激光、電子等設(shè)備的底座和床身等機(jī)械基礎(chǔ)件。本文對(duì)人造石精密機(jī)床床身的動(dòng)靜態(tài)性能進(jìn)行仿真研究并試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 對(duì)選定的典型人造石精密機(jī)床床身進(jìn)行受力分析，結(jié)果表明在工件、主軸箱、尾座、床鞍、刀墊-刀架-車(chē)刀等的重力以及切削力共同作用下，床身上的1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)軌正

2、面和側(cè)面所受載荷均呈梯度分布;3號(hào)、4號(hào)導(dǎo)軌的正面所受載荷分布均勻，而側(cè)面所受載荷呈梯度分布;固定主軸頭的螺栓處載荷集中。
　　 利用有限元仿真軟件ANSYS對(duì)HT200床身和同結(jié)構(gòu)的人造石床身進(jìn)行靜力學(xué)仿真分析，結(jié)果表明:在相同的工況下，人造石床身各方向的變形量均大于HT200床身，并且其X方向變形對(duì)床身的整體變形量影響最大，Y方向次之，Z方向最小。通過(guò)導(dǎo)軌預(yù)埋45＃鋼件、增加床身尺寸等方式對(duì)人造石床身進(jìn)行局部強(qiáng)化，強(qiáng)化處理后

3、的床身各方向變形量均大幅降低，同時(shí)改善應(yīng)力分布，減少應(yīng)力集中。
　　 對(duì)人造石材料的阻尼性能進(jìn)行研究，明確了樹(shù)脂用量、最大骨料尺寸、稀釋劑、增韌劑和固化劑含量等因素對(duì)人造石阻尼性能的定量表征，建立了人造石阻尼性能數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:當(dāng)樹(shù)脂用量增多時(shí)，人造石的阻尼比逐漸增大;最大骨料尺寸增大時(shí)，人造石的阻尼比逐漸下降，但下降的趨勢(shì)逐漸變緩;隨著稀釋劑（丙酮）、固化劑（乙二胺）含量的增加，人造石的阻尼比先降低后

4、增大，但稀釋劑和固化劑含量對(duì)人造石阻尼性影響不顯著;提高增韌劑（鄰苯二甲酸二甲脂）的含量時(shí)，人造石阻尼性能先增大后降低，增韌劑含量為1.3％時(shí)，人造石的阻尼性能最好。
　　 采用仿真軟件ANSYS對(duì)HT200床身和加強(qiáng)處理后的人造石床身動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真研究，兩種材料床身的前八階模態(tài)性能分析表明:強(qiáng)化處理后的人造石床身質(zhì)量增加，加強(qiáng)導(dǎo)軌改變了結(jié)合面的動(dòng)態(tài)參數(shù)，從而提高了人造石床身的動(dòng)態(tài)性能，人造石床身的前八階模態(tài)固有頻率均高于HT