大型多功能數(shù)控雙柱立車有限元分析與動態(tài)性能研究.pdf

1、大型數(shù)控立車是現(xiàn)代機械加工中重要的工作母機,多功能數(shù)控立車更是順應市場需求,能夠在一次裝夾中完成多種工序的復合加工,實現(xiàn)一機多用,提高機床的生產(chǎn)效率。作為制造業(yè)大國,我國在制造裝備的設計領域,目前與國際水平還存在一定的差距。國內機床結構設計以靜態(tài)性能計算和傳統(tǒng)類比方法為主,使得一些數(shù)控機床存在構造不合理、結構自重大和動態(tài)性能差等問題。以CK5250DG大型多功能數(shù)控雙柱立車為研究對象,從仿真和實驗兩個方面研究大型多功能數(shù)控雙柱立車結構性

2、能,并基于靈敏度分析運用動態(tài)優(yōu)化設計的一些原則對該數(shù)控雙柱立車的關鍵部件立柱和橫梁進行結構優(yōu)化與變形補償制造,在滿足剛度和強度的條件下,達到床身重量輕及動態(tài)性能好的目的。本文主要研究工作:
　　1.在三維建模軟件SolidWorks中對 CK5250DG數(shù)控雙柱立車進行整機實體建模,并通過轉換格式導入有限元分析軟件ANSYS,經(jīng)過ANSYS前處理操作,得到了CK5250DG數(shù)控雙柱立車整機的有限元模型。
　　2.以CK525

3、0DG數(shù)控雙柱立車在最惡劣工況下的工作條件進行仿真,分別進行了靜力學分析和模態(tài)分析,得到了CK5250DG數(shù)控雙柱立車的應力應變分布情況和前五階固有頻率與振型。對CK5250DG數(shù)控雙柱立車各子部件進行模態(tài)匹配分析,驗證了其他部件結構設計的合理性。通過靜力分析和模態(tài)分析,得到了具有密集模態(tài)的零部件的結構會對整機的動靜態(tài)特性產(chǎn)生影響,應該進行修改或從整機中刪除該結構,比如CK5250DG數(shù)控雙柱立車的頂梁。
　　3.對CK5250D

4、G數(shù)控雙柱立車的關鍵部件橫梁進行實驗研究。系統(tǒng)地介紹了模態(tài)實驗研究的方案、步驟及注意事項。通過實驗,得到了橫梁的前四階固有頻率、阻尼比及振型特征,并采用曲線擬合和MAC直方圖驗證了模態(tài)實驗結果的可信度,一方面確定了CK5250DG數(shù)控雙柱立車橫梁的模態(tài)參數(shù),另一方面驗證了仿真分析的結論,同時為橫梁進行變形補償制造提供了理論依據(jù)。
　　4.介紹了結構優(yōu)化設計的理論及動態(tài)設計的原則,以立柱為優(yōu)化對象,對立柱中的三個主要參數(shù)壁厚、筋厚和