VTM100100立式車銑中心數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、本課題主要研究內(nèi)容是在沈陽機(jī)床集團(tuán)VTM100100立式車銑復(fù)合加工中心設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)整機(jī)進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真及動(dòng)力學(xué)仿真，得出實(shí)際可行的機(jī)床設(shè)計(jì)方案。 根據(jù)VTM100100型立式車銑復(fù)合加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以將其劃分為主軸箱、工作臺(tái)和床身等幾個(gè)主要部件。整個(gè)加工中心建模過程采取自下而上的方式進(jìn)行，首先根據(jù)零件二維圖紙完成各個(gè)零件的三維虛擬建模，然后將零件模型組成各個(gè)主要部件模型，最后將部件模型進(jìn)行虛擬裝配，完成整個(gè)加工中心

2、的虛擬裝配模型。根據(jù)加工中心虛擬建模層次關(guān)系，建立完模型后，對(duì)模型進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的干涉檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型存在干涉的地方進(jìn)行修改，使模型避免了干涉的問題。 通過有限元分析軟件ANSYS對(duì)模型進(jìn)行了靜態(tài)仿真分析。在分析之前首先將模型在Pro/Engineer中進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，然后將模型無縫導(dǎo)入到ANSYS軟件中。本文分析了機(jī)床大件的靜態(tài)受力變形情況和模態(tài)。其中模態(tài)分析技術(shù)在機(jī)床動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用過程為：首先將機(jī)床劃分成若干個(gè)子結(jié)

3、構(gòu)如滑枕、立柱、床身等，對(duì)各個(gè)子結(jié)構(gòu)建立微分方程組，通過坐標(biāo)變換和模態(tài)計(jì)算分析，求解各個(gè)部件的動(dòng)柔度和動(dòng)力響應(yīng)等。然后根據(jù)各個(gè)子結(jié)構(gòu)之間的力平衡條件和位移條件將各子結(jié)構(gòu)模態(tài)特性綜合，得到整體結(jié)構(gòu)特性。研究結(jié)果表明，子結(jié)構(gòu)中動(dòng)態(tài)特性比較差的部件對(duì)機(jī)床整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性形響也大。另外，連接部件的剛度和參數(shù)估計(jì)也是影響機(jī)床整體結(jié)構(gòu)特性分析和計(jì)算精確度的主要因素通過對(duì)VTM100100型立式車銑復(fù)合加工中心數(shù)字化虛擬設(shè)計(jì)仿真技術(shù)研究，可以得出如下結(jié)

4、論： (1)與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法比較，三維虛擬設(shè)計(jì)有很大的優(yōu)越性。在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，按照機(jī)床實(shí)際尺寸建立零部件虛擬模型，并完成虛擬裝配，同時(shí)在虛擬環(huán)境下完成機(jī)床干涉檢驗(yàn)，在機(jī)床設(shè)計(jì)階段可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，評(píng)估設(shè)計(jì)方案的合理性并預(yù)估機(jī)床的性能。三維虛擬設(shè)計(jì)能夠大大縮短機(jī)床開發(fā)周期，減少設(shè)計(jì)投資，降低成本。 (2)應(yīng)用機(jī)床動(dòng)力學(xué)原理，通過對(duì)機(jī)床大件的動(dòng)力學(xué)分析，獲得各部件的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)，如固有振動(dòng)頻率等參數(shù)，根據(jù)機(jī)床動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)