基于虛擬樣機技術(shù)的葉片加工專用機床關(guān)鍵部件設(shè)計與分析.pdf

1、隨著我國航空航天事業(yè)和電力工業(yè)的高速發(fā)展，葉片作為航空發(fā)動機和發(fā)電機的關(guān)鍵零件，其需求量持續(xù)增長。而目前國內(nèi)的葉片加工主要采用高成本的加工中心或效率、精度較低的仿型加工和手工拋光的方法制作，不能滿足日益增長的葉片市場需求。因此，對促進(jìn)航空航天事業(yè)及電力工業(yè)等的發(fā)展，研制高質(zhì)量、低成本的葉片加工專用機床具有重要的使用價值和戰(zhàn)略意義。 針對某類航空葉片的客戶需求，通過研究其結(jié)構(gòu)特點和加工工藝流程，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法及虛擬樣機技術(shù)，合作

2、研制一臺成本低、符合葉片精度要求的數(shù)控葉片加工專用機床。 根據(jù)項目分工，重點研究機床的關(guān)鍵部件第四軸和床身的結(jié)構(gòu)。在分析目前第四軸典型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對本機床第四軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全新的設(shè)計。為了消除間隙、提高第四軸的傳動精度和傳動的平穩(wěn)性，提出雙驅(qū)動雙環(huán)面蝸桿消隙傳動機構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中平面一次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的三維精確建模是個難點，論文從研究平面一次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的成型原理著手，通過推導(dǎo)該蝸桿的齒面方程，創(chuàng)建了精確的環(huán)面蝸桿副三維模型，并從

3、動力學(xué)角度對該模型進(jìn)行了動力響應(yīng)分析驗證和有限元非線性接觸應(yīng)力應(yīng)變分析，研究了四種裝配誤差對接觸齒面的影響，為合理選擇和控制平面一次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的安裝誤差以及調(diào)隙方式提供了有效的措施。 床身是機床承載的關(guān)鍵部件。針對床身的載荷和約束條件，對設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元靜、動態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過結(jié)合虛擬樣機仿真分析，改進(jìn)了初步設(shè)計結(jié)構(gòu)中存在的模態(tài)頻率偏低的問題。通過結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化不僅提高了床身的模態(tài)頻率，更減少了用料，降低了成本。