五軸聯(lián)動龍門加工中心熱變形分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、隨著現(xiàn)代化社會的發(fā)展，高速高精度的加工中心在機械制造行業(yè)占到越來越重的比例。然而由于內(nèi)熱源以及外熱源的共同作用下，溫升過高導(dǎo)致機床部件產(chǎn)生了熱變形，從而對加工精度產(chǎn)生一定影響，因此機床部件熱性能已成為影響高速高精度機床精度的重要因素。因而分析部件溫度場產(chǎn)生機理以及變化趨勢并對其進行分析改進是提高生產(chǎn)精度的重要途徑。
　　本文在江蘇省科技支撐計劃重點項目——“大型五軸高速精密龍門加工中心綠色設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用研究”項目的資助下，以五軸聯(lián)

2、動龍門加工中心為研究對象，通過綜合運用三維造型軟件以及有限元仿真軟件，有效地分析出滾珠絲杠進給系統(tǒng)以及立柱導(dǎo)軌的熱態(tài)特性并針對部分結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。本論文研究內(nèi)容如下:
　　1.分析五軸龍門加工中心研究背景以及意義，以其結(jié)構(gòu)特點和工作原理綜合考慮，針對溫升較高的部件進行探討，確定研究對象為Z向滾珠絲杠進給系統(tǒng)以及X向立柱導(dǎo)軌，建立三維有限元模型且根據(jù)實際情況進行簡化。
　　2.分析滾珠絲杠進給系統(tǒng)熱源，細分其邊界條件。根據(jù)傳熱理

3、論建立模型導(dǎo)熱微分方程，分析滾珠絲杠螺母副以及軸承系統(tǒng)生熱率，模型部件熱流密度以及對流邊界條件，并給出計算表達式?；谝陨蠗l件，通過有限元模型分析滾珠絲杠進給系統(tǒng)瞬態(tài)以及穩(wěn)態(tài)溫度場，并在考慮系統(tǒng)受力以及約束條件下通過熱-結(jié)構(gòu)耦合預(yù)測分析得到絲杠軸向以及徑向的變形。針對其變形情況提出施加預(yù)應(yīng)力的解決方案。在此基礎(chǔ)上，并針對軸承座進行拓撲優(yōu)化。
　　3.充分考慮部件差異，分析立柱導(dǎo)軌熱源，考慮運動副以及動力源發(fā)熱，主要分析X向立柱導(dǎo)軌