銑削加工中心數(shù)字化樣機(jī)開發(fā)與仿真研究.pdf

1、中國(guó)的制造業(yè)面臨著巨大的機(jī)遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，而機(jī)床工業(yè)是裝備制造業(yè)的核心，關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈和安全。傳統(tǒng)的機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)流程一般為方案設(shè)計(jì)、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、制造實(shí)物樣機(jī)和實(shí)物樣機(jī)試驗(yàn)直至產(chǎn)品投產(chǎn)上市，該過程周期過長(zhǎng)，成本費(fèi)用過高，不能滿足企業(yè)對(duì)質(zhì)量、效率以及成本的綜合要求。
　　 而數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)作為機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的一項(xiàng)全新技術(shù)，它的出現(xiàn)和發(fā)展給傳統(tǒng)的機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法帶來了一次革命。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，工程師在建立機(jī)床的數(shù)字化數(shù)字模型之

2、后可以對(duì)它進(jìn)行各種計(jì)算機(jī)仿真分析，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)其中的潛在問題和不足之處，并快速修正設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。因此，在機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)可以減少對(duì)實(shí)物樣機(jī)的依賴，這樣不僅可以降低開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，而且可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和產(chǎn)品性能，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　 數(shù)控機(jī)床是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)并構(gòu)造數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝配。作為一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜且高度自動(dòng)化的機(jī)電產(chǎn)品，它的設(shè)計(jì)對(duì)于運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力學(xué)性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)性能以及加工

3、性能等方面都有著嚴(yán)格要求。為了保證數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期并有效降低設(shè)計(jì)成本，要將數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用到該產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)流程中。
　　 本文以TH5650立式銑削加工中心為研究對(duì)象，運(yùn)用大型三維軟件UG建立了數(shù)控銑床的三維數(shù)字化模型，并通過計(jì)算機(jī)圖形交換格式將所建立的幾何模型導(dǎo)入到UGMotion模塊及有限元分析軟件ANSYSWorkbench和數(shù)控加工仿真軟件VERICUT中，建立它的運(yùn)動(dòng)仿真模型，有限元模型以及加工仿真

4、模型。
　　 以基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真的UGMotion模塊驗(yàn)證分析了影響機(jī)床爬行的主要因素，對(duì)TH5650立式銑削加工中心進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性分析，從而給出了數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)化建議。在ANSYSWorkbench有限元分析軟件平臺(tái)上，采用模態(tài)分析技術(shù)獲得機(jī)床結(jié)構(gòu)的模態(tài)固有頻率和主振型，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。在完成仿真分析之后全面評(píng)估了數(shù)控銑床的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能、結(jié)構(gòu)性能以及加工性能，為設(shè)計(jì)提供了質(zhì)量保證，也為銑床的改進(jìn)