基于公理设计理论的滚齿机主轴组件改进设计

目的 消除滚齿机主轴组件设计过程中不同设计要素之间的相互耦合,使设计过程遵循设计行业公认的公理进行,提高机床设计效率和滚齿机主轴精度.方法 应用公理设计理论,对主轴各零部件作为一个组件进行设计,系统地分析主轴的功能需求,阐述功能域与物理域的分解过程;应用有限元软件对主轴进行静力分析和热分析进行验证.结果 映射出与公理设计过程相对应的设计矩阵,经独立公理和信息公理优化后得到最终的CAD模型;经有限元软件仿真得到改进前后主轴前端的变形量.结论 这种方法可以在设计初期预测出设计的结果,选出合理的设计方案,改善了设计,提高了设计效率和主轴精度.     

数控车床主轴单元动特性分析

在对某型数控车床进行切削动态试验的基础上，建立了机床主轴组件的有限元动力学模型，并对主轴单元的动特性进行了计算和分析，提出了改进意见。文中有限元计算结果与试验数据的误差小于5％。     

水室封头高效加工层切铣刀优化设计及分析

针对在重型切削过程中,切削力和切削温度远高于普通切削,刀具失效严重制约加工效率和加工质量的问题,以重型切削的典型零件水室封头为研究对象,依据叠加原理,采用有限元方法,进行层切铣刀的优化设计及分析.首先进行切削实验,分析层切铣刀和面铣刀的切削性能;其次结合重型切削特点,从层切铣刀阶梯、刀具几何角度和不等齿距等方面,设计适合于加工水室封头的层切铣刀;然后通过有限元仿真优化主偏角和分析不等齿距对刀具固有频率的影响;最后对优化的层切铣刀进行铣削性能仿真验证.通过以上研究过程,为重型切削刀具设计及仿真分析提供参考和理论支撑.     

砂轮修形机主轴系统的ANSYS动力学分析

在阐述机床动力学的理论基础上,运用 ANSYS 软件建立了砂轮修形机主轴系统的三维有限元模型,并对其主轴系统进行了动力学分析,得出了静动态下主轴系统的前4阶固有频率和振型曲线,通过对静动态2种状态下分析结果的对比,总结了转速、横向力对主轴系统固有频率的影响.为下一步将要进行的砂轮修形机主轴的动态设计打下了基础.     

水轮发电机组主轴有限元建模与静动态分析

建立了某型水轮发电机组主轴有限元模型,利用有限元分析软件NASTRAN对主轴进行实际工况下静动态分析,在水轮发电机组正常运行范围内验证了主轴满足强度要求并且发生共振的可能性极小,提高了产品的可靠性和设计水平.     

机床主轴和导轨的变形分析

机械制造业中,机床主轴和导轨的热变形对机床的加工精度影响很大.运用传统的计算方法和有限元方法分析了机床主轴和导轨的变形.通过对比发现,有限元方法对机床导轨和主轴的变形分析较准确和直观,其结果为现代制造业精密加工提供了可靠的参考数据和理论依据.     

航空钛合金高速切削有限元建模

为了正确模拟钛合金Ti6Al4V高速切削过程中锯齿状切屑形成的过程,深入研究有限元建模过程中有限元模型的建立、材料本构关系、切屑分离准则、材料失效准则、切削热动态耗散与热传导等关键技术.结合实例,分别采用热力耦合分析和绝热分析对钛合金Ti6Al4V的加工过程进行正交切削有限元模拟.通过对2种模型获得的应力分布、温度分布、切削力曲线进行分析,以及将2种模型获得的锯齿状切屑与实际切屑形状进行对比,证明了绝热剪切是导致高速切削钛合金生成锯齿状切屑的原因.     

面向数控机床运行状态的切削稳定性预测研究

切削加工过程中出现的颤振失稳现象,是限制机床加工质量和加工效率的主要因素。传统切削稳定性预测模型大多基于机床静止状态下的动力学特性,并采用恒定的切削力系数表征不同的切削条件。但在加工过程中,系统动力学特性和切削力系数会随着主轴转速等影响因素而变化,导致预测的切削稳定性叶瓣图在实际工程运用中出现偏差。针对机床运行状态下切削稳定性的准确预测问题,提出一种切削稳定性叶瓣图修正方法。该方法以刀具系统动力学特性与切削力系数为研究对象,首先建立主轴转速样本信息,将考虑转速效应的主轴轴承运行刚度写入机床有限元模型中,获取刀尖频率响应函数及其对应的各阶模态参数,以此结合模态拟合法和插值算法重构任意转速下的刀尖频响函数,同时以各切削参数为变量构建切削力系数响应面预测模型,进而将与转速对应的刀尖频率响应函数和不同切削条件下的切削力系数作为传统切削稳定性预测模型的输入,并通过结合自适应粒子群算法共同求解各转速下的极限切削深度,从而在全转速范围内绘制切削稳定性叶瓣图。将该方法应用于1台3轴立式加工中心的实际工序中,采用多组预测的无颤振切削参数进行切削实验,并通过切削力信号的频谱分析判定切削过程中未出现颤振,验证了稳定性叶瓣图修正方法的有效性,为无颤振切削参数的合理选择奠定了技术支持。     

TH5650铣削加工中心变参数切削振动控制

为了对数控铣削加工中心的切削振动进行有效控制,通过变参数切削实验,采用对振动信号进行时域和频域分析以及对机床数控系统访问等方法,得出了不同切削参数下切削振动信号时域与频域特性的变化规律.利用振动信号的均方根值、幅值谱和主轴电机功率进行变参数切削控制,得出了切削振动控制策略.通过有效改变机床主轴转速和进给速度的方法使振动得到控制,利用切削参数自适应技术实现了对数控机床切削振动的控制.通过实验验证了控制效果良好.     

基于区间分析的主轴箱稳健优化设计

为了提高机床主轴箱的静、动态性能及其稳健性,采用区间模型描述不确定性,考虑设计参数的不确定性,建立主轴箱的优化模型;采用拉丁超立方试验设计方法,对主轴箱进行静、动态特性有限元仿真试验;采用Ｋｒｉｇｉｎｇ模型拟合主轴箱的静、动态特性;采用基于区间分析的非概率稳健优化设计方法,对主轴箱进行稳健优化设计,并通过有限元分析对主轴箱稳健优化设计结果进行验证。     

基于ABAQUS的航空7075铝合金切削二维仿真

针对切削过程理论分析和实际模拟仿真所遇到的问题,分析讨论在模拟金属仿真切削过程中材料的本构模型、失效模型、切屑的分离准则和热力耦合等关键性技术,并利用大型通用有限元仿真软件ABAQUS对7075铝合金切削进行二维切削仿真,模拟得到切削仿真过程中切削力、切削热、应力应变.结果表明:有限元仿真与实际切削加工中的理论相符;利用有限元的方法模拟切削仿真可靠实用.有限元模拟方法得到的各种结果为航空铝合金的切削加工的工艺参数优化、刀具优选和工艺规划奠定了基础,同时也为进一步有效控制整体结构变形提供了新的研究手段.     

高速电主轴动态特性仿真分析

在有限元软件ANSYS中对某高速磨削电主轴直接进行动力学有限元三维建模,并通过对模型较精确的单元网格划分,利用ANSYS结构动力学模块对电主轴的主轴部件进行模态分析和谐响应有限元仿真,计算了主轴前六阶的固有频率、临界转速和振型等动态特性,并进一步对主轴前端面的动态响应位移做了研究分析,结果验证了主轴结构设计的合理性,同时也为电主轴更深层的动态特性分析提供了重要参考。     

管道磨损实验机结构设计及主轴强度分析

按照设计要求,设计了一台含电机、曲柄摇杆机构、机架、主轴、摆动架组件等零部件的管道磨损实验机,通过磨损实验来评估管道耐磨性能。介绍了管道磨损实验机的组成部分并阐述了实验机工作原理。借助有限元分析软件ANSYS对管道磨损实验机的主轴进行了强度分析,分析表明:实验机主轴强度满足设计要求。     

数控机床切削加工过程颤振抑制技术的研究

本文分析了数控机床加工过程中切削颤振的产生机理,总结了国内外对切削颤振抑制理论实践的研究现状,探讨了通过控制主轴转速抑制颤振的原理、方法、可行性,并提出了基于计算机仿真技术对加工过程进行动态仿真的一般方法,从而为提高加工效率提供可循的加工依据.     

加工中心电主轴整机动力学有限元建模与实验研究

对加工中心电主轴整机主轴-轴承-电动机-轴承座等进行动力学有限元建模,并通过物理实验对整机模型进行了验证。对比有限元分析结果与物理实验结果表明:前3阶固有频率吻合程度高,误差较小;频率在3 kHz以上时,误差显著增大。通过物理实验的验证表明:建立的有限元模型在预测电主轴低阶固有频率是有效的,该分析模型对主轴的动力学响应、结构优化设计等有着重要的意义。     

车削系统对切削稳定性的主导环节分析

对车床进行动态特性试验研究时,工件的装夹条件是一个容易被忽视的问题.本文结合对C616普通车床切削稳定性的试验分析,指出车床结构的动态性能主要取决于主轴——工件系统的动态性能,车床结构对切削稳定性影响的主导环节是主轴——工件系统,工件的装夹条件对车床切削的稳定性有较大的影响.文中的论点对提高车床切削稳定性的试验研究具有一定的指导意义.     

面向广义动态加工空间的机床切削稳定性研究

为了研究加工过程中变化的刀尖频响函数导致机床切削参数选择的不确定性,以主轴转速与运动部件位置为研究对象,提出基于广义动态空间的机床切削稳定性研究方法。该方法结合切削颤振理论与切削试验,推导工况下刀尖频响函数计算公式,通过引入正交试验法规划切削试验方案,确定主轴转速与运动部件位置对切削稳定性的影响程度以及最优参数组合,同时计算刀尖频响函数研究机床处于不同转速及位置的颤振稳定域图预测。将该方法运用于某型立式加工中心,识别主轴转速与主轴箱Z向进给位置显著影响切削稳定性,并确定刀具最优姿态,通过计算刀尖频响函数绘制颤振稳定域图,结合切削试验验证了该方法的有效性,为实际加工合理选择切削参数提供技术支持。     

170SD30全陶瓷电主轴有限元分析及其振动性能测试

目的 测试设计的170SD30全陶瓷电主轴进行有限元分析及振动性能,验证电主轴结构设计的合理性.方法 采用有限元软件ANSYS对其三维建模并进行了模态分析,得到其前六阶固有频率和振型,分析计算出临界转速,并对装配好的全陶瓷电主轴振动性能测试及其分析.结果 ANSYS模态分析计算结果表明主轴设计工作转速远远低于其临界转速,能有效避开共振区;全陶瓷电主轴振动性能测试结果表明在设计范围内电主轴振动平稳,同时也说明在ANSYS中对模型的简化和有限元分析结果是合理的.结论 通过模态分析法和振动性能测试表明电主轴设计是可行的,也可看出ANSYS对全陶瓷电主轴的动态仿真和结构优化有一定的指导意义,为进一步动态性能分析提供依据.     

正交金属切削温度场有限元分析

目的研究正交金属切削系统温度分布规律,建立其温度场有限元分析模型. 方法给出切削力、剪切角等易测量实验数据,并利用热传导有限元法计算多种切削条件下系统温度分布. 结果计算结果与经典实验结果吻合较好,并给出了切削参数对切削温度的影响. 结论该有限元分析模型设计合理,是研究正交金属切削系统温度分布规律的可行方案.     

C7620车床主轴的静动态特性的有限元分析

以大连机床厂生产的C7620车床为研究对象,利用大型分析软件ANSYS12．0对该型号车床的主轴静、动态特性进行了有限元分析．静态分析确定了在特定工况下主轴的最大变形量和最大应力值;在动态分析时采用弹簧一阻尼单元模拟轴承弹性支撑的方法,通过分析得到主轴的前5阶固有频率和振型．研究结果对于优化机床主轴部件设计、缩短产品开发周期具有理论和现实意义．