高速立式加工中心床身结构动态设计

床身是机床结构的重要组成部分,对机床整机的动态特性具有重要影响.为了提高床身结构的动态特性,建立高速立式加工中心床身的CAD/CAE模型,借助有限单元法,运用灵敏度分析和结构优化的方法,对加工中心床身开展以提高床身的低阶固有频率为目标的动态结构优化设计,得到床身筋板厚度和壁厚的最佳匹配值,使床身前两阶固有频率较优化前的结构分别提高了11.44%和1.69%,床身动态特性得到明显提高.     

基于动态灵敏度分析的数控机床床身结构优化设计

基于有限元分析方法,在结构动态特性灵敏度分析的基础上,对床身进行结构与动态性能优化,保证其良好动态刚性的同时,减轻床身质量,减少材料消耗,降低生产成本。文中的优化设计过程与方法可推广到机床其他部件的结构动态性能优化中,从而为机床整体结构动态特性的改进、机床整体结构的优化设计提供了重要的方法和理论依据。     

高速立式加工中心立柱结构动态设计

立柱是立式加工中心的重要组成部分,对机床整机的动态特性具有重要影响.为了提高床身结构的动态特性,建立高速立式加工中心立柱的CAD/CAE模型,借助有限单元法,进行基于灵敏度分析的筋板厚度优化,降低立柱的重心,提高了立柱的动态特性.经优化设计,立柱的前三阶固有频率较优化前分别提高了23.23%,4.00%和10.13%,动态性能得到明显的提高.     

卧式加工中心床身灵敏度分析及优化设计

床身是机床的主要支撑件之一,其动态特性对机床的性能起到关键作用。利用ANSYS Workbench对一种卧式加工中心的床身结构做模态分析,求得床身结构固有频率。计算床身结构各个壁板厚度变化时,质量和固有频率对尺寸的灵敏度,以床身壁板和筋板厚度尺寸作为优化参数,质量为约束条件,前三阶固有频率的加权平均值作为优化目标,建立优化方程。利用MATLAB软件求得优化方程的一组最优值,并通过模态分析对比了优化前后床身的固有频率。结果表明,优化后的床身前三阶固有频率分别提高7.5%、4.2%和5.3%。     

高精度内圆磨床结构动态优化设计研究

机床动态优化设计是提高机床加工精度的有效途径。建立了内圆磨床动态优化设计流程，利用灵敏度分析方法，分析了部件筋板布局形式和筋板参数对动态性能的影响。利用模态频率修正技术，考虑部件结构优化时，各部件之间模态频率的分离。部件优化后组成的新磨床与原磨床相比，其第1阶整机固有频率提高17％，对应的第1阶段率的磨头与工件间的振动相对位移量降低10％以上，提高了机床的加工精度，增强了产品的竞争力     

渐进成形机床床身结构分析与优化设计

以ANSYS13.0 Workbench为平台,用有限元方法对某型号金属板料数控渐进成形机床床身进行了静力和动态性能分析.在分析结果的基础上运用灵敏度分析的方法对机床进行进一步优化,提高了床身的动态特性.文中的优化设计方法可以推广到机床其他结构动态性能优化中.     

立式加工中心床身静态分析及优化设计

针对立式加工中心床身的静态特性对机床加工精度的影响,以T-V855立式加工中心的床身作为研究对象,采用有限元分析方法对床身进行静态特性分析,确定床身结构静刚度,发现床身位移变形量对机床加工精度有较大影响,对床身进行优化设计分析。对关键尺寸进行灵敏度分析,选取对结构影响最大的尺寸进行BP神经网络非线性拟合关系,通过遗传算法对床身进行多目标优化,依据优化结果重构模型,再次进行静态分析,对比优化前后结果,优化后床身总变形量减少11%,床身质量下降13%。该优化设计结果表明,这种优化方法可以提升机床结构件刚度以及机床加工稳定性,对机床性能改进具有指导意义。     

数控内圆磨床部件动态优化设计研究

机床部件结构动态优化设计是实现整机优化的基础.利用灵敏度分析技术优化了磨床部件内部筋板结构参数、布局参数,建立了磨床主轴系统结构的BP神经网络模型.并与实测结果比较,对模型进行修正,再利用修正后的模型对主轴结构参数进行优化.这些技术为磨床整机的优化奠定了基础,对相关机床动态优化设计具有普遍的指导意义.     

高精度加工中心床身结构拓扑优化研究与实践

采用变密度法对某叶片加工中心的床身进行拓扑优化分析,得到床身结构的拓扑优化变密度云图,用静刚度分析结果将床身结构分为主功能区和辅助功能区;分析比较了不同筋板布局形式和厚度的床身动态特性。将拓扑优化与动态性能分析相结合,分别改进两个功能区的筋板布局来提升床身整体性能。在原有床身质量不变情况下,静刚度提高25%,第一阶固有频率提高13%。这种结构设计方法,具有工程应用价值。该研究结果对提升机床基础件刚度及稳定性提供理论支撑,对数控机床大型基础件结构优化具有借鉴意义。     

五坐标数控龙门加工中心动态优化设计

在大型高架桥式、高速、高精度五坐标龙门加工中心的动态设计中,通过动态测试的方法获得导轨结合面的特性参数并将其应用到数字仿真模型中,提高了模型的精度;在加工中心的结构优化设计过程中,提出了灵敏度分析法和基于动刚度的结构优化法,对主要部件的内部筋板结构进行了与传统方法不同的设计,提高了加工中心的动静态特性;针对加工中心在工作过程中不可避免的共振问题,巧妙利用机床的附属设备设计了抑制振动的调谐阻尼器。     

基于“S”形加工样件的复合数控机床几何误差逆向追踪

基于对"S"形加工样件的复合机床误差影响溯源的研究,提出一种辨识影响加工缺陷最大的误差参数的方法。该方法将"S"形样件加工缺陷与复合数控机床成形运动综合考虑,采用三次B样条曲面对"S"形样件加工缺陷进行数学表征,并逆向推导出了"S"形样件加工缺陷处对应的刀具中心的实际位置,求解出了实际加工曲面到机床刀具的映射关系。同时利用多体系统误差分析理论建立了复合机床加工缺陷生成模型,并从机床角度求解出了缺陷处误差的表达方程。接着在"S"形样件缺陷产生的位置处,根据误差参数的敏感度及其实测值计算各项误差参数对加工缺陷的贡献并进行排序,确定对加工缺陷影响较大的5项误差参数。试验结果表明:该5项误差参数和全部误差参数同时作用下各点的误差进行差值比较,发现差值最大不超过±1.5μm,因此ε_(yC_1)、δ_z(B)、ε(C_1)、ε_x(C_1)、ε_(x_1C_1)是对加工缺陷影响较大的5项误差参数。     

基于有限元的立式加工中心床身性能分析

以VMC850B立式加工中心床身为研究对象,以最大变形量为目标,对4种典型工况进行分析与比较,以刀具位于工件右侧的工况作为首要考虑条件,对床身进行了静动态特性分析。选用8种常见材料,运用层次分析法对床身铸造材料进行优化分析。优化前后床身的静动态性能结果表明:在保持床身原有结构及设计前提下,玄武岩纤维树脂混凝土材料整体静动态性能最优,可直接运用于现有结构中,满足机床静动态性能要求,可为其他研究提供理论基础。     

基于SolidWorks的某型泵专用钻削加工中心刀库的设计

根据合作项目要求,以普通立式钻床为原型进行改造。具体介绍了立式加工中心盘式刀库的设计过程,首先从理论上对该加工中心进行了结构运动学分析,然后利用SolidWorks软件对盘式刀库工作结构进行建模和仿真,并通过与理论比较,以此来保证结构设计的合理性,实现优化设计并着重阐述了关键部件的结构设计和参数计算。     

基于敏感度分析的机床关键性几何误差源识别方法

零部件几何误差耦合而成的机床空间误差是影响其加工精度的主要原因,如何确定各零部件几何误差对加工精度的影响程度从而经济合理地分配机床零部件的几何精度是目前机床设计所面临的一个难题。基于多体系统理论,在敏感度分析的基础上提出一种识别关键性几何误差源参数的新方法。以一台四轴精密卧式加工中心为例,基于多体系统理论构建加工中心的精度模型,并利用矩阵微分法建立四轴数控机床误差敏感度分析的数学模型,通过计算与分析误差敏感度系数,最终识别出影响机床加工精度的关键性几何误差。计算和试验分析表明,该方法可以有效地识别出对机床综合空间误差影响较大的主要零部件几何误差因素,从而为合理经济地提高机床的精度提供重要的理论依据。     

基于ANSYS Workbench的CX8075加工中心关键零部件动态性能研究

基于ANSYS Workbench有限元分析软件,研究了CX8075立式车铣复合加工中心关键零部件的动态性能,并对机床底座进行了优化设计,提高了零件的固有频率,保证了加工中心的设计要求。在机床设计初期运用有限元理论,建立机床结构的有限元模型,在对其进行有限元分析的基础上,通过对机床结构的改进使设计出的机床零件及整机具有较高的静刚度和动态特性,这些新技术的研究和应用,对新机床工作性能的改善、加工精度的提高、开发周期的缩短和开发成本的降低等具有十分重要的现实意义。     

加工中心精度可靠性分析

五轴车铣复合加工中心是军工、航天、汽车、医疗机械等机械制造领域中重要的高档数控机床。通过分析五轴车铣复合加工中心的结构,基于D-H方法,建立了运动学方程。基于广义的工作空间,结合精度可靠性,提出了精度工作空间的概念,给出了精度工作空间的定义,并基于蒙特卡洛方法分析了车铣复合加工中心的精度工作空间。不同运动参数对加工中心精度可靠性的影响是不同的,为了分析各运动参数对精度可靠性的影响程度,建立了机构精度可靠性数学模型,应用解析法进行了精度可靠性灵敏度分析,得出运动可靠度对各运动参数误差均值和方差的灵敏度。     

基于ADAMS的机床高速主轴虚拟设计系统研究

针对高速主轴在数控机床中的推广应用问题,以加工中心高速主轴系统结构设计和性能分析为重点,应用虚拟设计原理、有限元分析和优化设计技术,对加工中心高速主轴系统在ADAMS环境下进行了动态仿真研究,开发了专用于机床主轴系统设计分析软件系统,给出了部分运行实例。该系统能提高产品的设计质量和设计效率。     

机床整机系统振动特性分析

将现代振动测试手段和有限元模态分析技术相结合,对新研发的立式加工中心0540d整机系统进行振动特性分析。用有限元计算方法对新研发的产品整机进行动态性能预估,掌握机床加工区域的振型及系统的固有频率。在该数控机床生产安装完成后对整机进行振动模态测试,把实验得到的模态参数与有限元计算值进行对比验证。结果的对比分析表明,有限元模型的振型与实验基本一致,计算得到的固有频率与测试频率误差在16%之内。说明该有限元模型可以真实地反映实际动态特性的,同时也可以对研发的新产品进行动态特性预估分析。