面向可靠性虛擬分析的加工中心主軸熱特性計算.pdf

1、加工中心因其結(jié)構(gòu)與控制的復(fù)雜性，其可靠性常難以保證，而傳統(tǒng)的可靠性試驗存在成本高、效率低等不足，因此通過構(gòu)建虛擬樣機，利用計算機的強大計算能力，低成本而又高效地獲得可靠性測試結(jié)果，已經(jīng)成為必然的選擇。本文以NBP1100型立式加工中心主軸為研究對象，對其可靠性虛擬樣機建模理論進行深入研究，完成可靠性虛擬樣機的建立，并分析了熱特性對其可靠性的影響。
　　首先，根據(jù)NBP1100型立式加工中心及其主軸的結(jié)構(gòu)和特點，研究了FFS（Fun

2、ction功能-Fault故障-Structure結(jié)構(gòu)）樹結(jié)構(gòu)化解析方法，以功能分解為核心的建樹原則，結(jié)合具體的加工實例從功能、故障和結(jié)構(gòu)三個維度分別劃分成不同的級別，建立層次化樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，并以此為基礎(chǔ)建立了主軸在加工過程中的可靠性評估模型。
　　其次，依據(jù)FFS樹及其各層間的邏輯關(guān)系，提出可靠性虛擬樣機的建模要求，利用Pro/Engineer軟件建立了主軸各個元結(jié)構(gòu)的三維模型，并根據(jù)可靠性分析情況進行變型設(shè)計，簡化為元單元

3、模型，通過虛擬裝配完成了主軸可靠性虛擬樣機的建模。
　　然后，通過建立的虛擬樣機模型，利用有限元法對加工中心主軸進行了熱特性分析。分析了主軸熱載荷和邊界條件，確定了軸承發(fā)熱強度、切削生熱功率和對流換熱系數(shù)的計算方法，在此基礎(chǔ)上完成了空轉(zhuǎn)和切削狀態(tài)下的溫度場和熱變形分析，并通過試驗實際測量來驗證有限元模型的準(zhǔn)確性。
　　最后，利用ANSYS軟件的可靠性模擬系統(tǒng)，對主軸的熱特性進行了可靠性分析。確定了輸入變量的分布類型和特性參數(shù)