基于能量分布的机床整机动态特性优化方法

基于机床结构中的能量分布,在准确建立立式加工中心整机有限元模型的基础上提出一种整机动态性能优化方法。采用弹簧阻尼系统等效结合部的接触特性,基于辨识的结合部等效刚度和阻尼值在Ansys中建立了立式加工中心整机有限元模型,对整机进行模态分析和谐响应分析。通过整机模态试验验证了该有限元模型的准确性,并根据有限元分析与试验结果确定整机的薄弱模态。计算薄弱模态下整机、结合部的弹性能以及结合部在整机中的弹性能分布率,以分布率较高的结合部作为薄弱结合部。基于薄弱结合部的等效接触刚度提出优化方案,优化后薄弱结合部的弹性能分布率明显降低,主轴轴端的动态响应幅值降低,从而使整机动态性能得到改善,验证了该优化方法的可行性。     

精密卧式加工中心质量匹配设计方法

提出了以机床结构件质量作为设计变量,以整机动态性能最高作为设计目标,综合运用试验设计、响应面拟合及多目标遗传算法,实现支撑结构件优化匹配设计的方法。以某卧式加工中心立柱组件为例,验证所提出的方法。结果表明,在组件质量下降412 kg的情况下,首阶固有频率提高2.268%,X向和Y向动柔度分别下降10.032%和6.298%,动态性能提升显著。所提出的质量匹配设计流程与方法为机床整机结构动态性能改进提供了重要的方法和理论依据。     

某加工中心滑座的动态特性测试与优化

针对立式加工中心滑座的动态特性直接影响整机的加工精度等问题,以某型号加工中心为研究对象,采用有限元分析和试验分析相结合的方法,进行静动态特性分析。利用SolidWork软件进行三维模型的建立,使用Ansys Workbench软件对该加工中心进行动态特性分析,对关键尺寸进行灵敏度分析,选择对滑座性能影响较大的尺寸进行优化设计。采用遗传算法对不同的优化目标进行优化,最终得到优化后的加工中心滑座的前四阶固有频率和总质量有了明显改善,提高了机床加工的精确度。     

加工中心动力学建模与模型修正

在高速、高精度卧式加工中心的动态设计中,建立符合实际装配结构的有限元模型是结构动态优化设计的关键。以某一新型卧式加工中心整机为试验对象,通过整机模态试验并作为依据来修正有限元模型,使有限元分析结果与试验测试结果相符,获得了能够反映实际整机结构动力学特性的有限元模型,为后续加工中心的结构优化设计打下基础。     

直驱型高速立式加工中心设计与静动态特性分析

为实现数控机床高速度、高精度切削加工要求,通过对直线电机驱动单元研究、主体结构设计分析、功能部件测算选型等,设计了直线电机驱动立式加工中心总体方案。通过ANSYS Workbench对立式加工中心的整机进行基于有限元法的静动态特性分析,结果显示:整机主轴端面最大变形量小于0.01mm,最大应力为5.66MPa,因此整机具有良好的刚度和强度;避开前六阶各个模态频率,整机具有较好的抗振性能,能够实现高速精密加工设计要求。     

车铣加工中心关键零部件动态性能研究

机床的动态性能直接关系到机床的加工性能,为了提高机床的加工精度及效率,必须要求机床整机具备优异的动态特性。基于ANSYS Workbench有限元分析软件,研究了CX110100立式车铣复合加工中心关键零部件的动态性能,运用Solid187单元进行网格划分,根据机床的工作实际加载边界条件,实现了加工中心主要零部件的模态分析和谐响应分析,保证了加工中心的设计要求,把有限元分析软件应用于车铣复合加工中心的设计中,对提高加工中心的设计质量具有重要意义。     

高速龙门加工中心GMC3000动态特性的有限元分析

在大型高架桥式高速数控加工中心GMC3000的设计中,利用有限元分析方法对GMC3000各个主要部件及整机做静变形计算、模态分析和动力响应分析,找出影响整机动态性能的薄弱环节并提出结构设计修改方向,从而使机床具有更好的静态、动态特性.     

龙门式加工中心横梁进给系统静动态特性分析

横梁进给系统作为龙门式加工中心的主要组成部分,其性能直接影响加工中心性能,因此分析其静动态特性有着重大的意义。用有限元分析法对一种龙门式加工中心横梁进给系统进行了静动态特性分析,得出十字滑座上端是该横梁进给系统的薄弱环节,以及该横梁进给系统的X向比Y、Z向薄弱,为该加工中心结构优化设计提供了理论指导。提出了一种新的建模方法,该方法简化了力的加载。进行了模态试验,并将有限元仿真结果和模态试验结果进行了对比,试验验证了该建模方法的正确性。     

高速加工中心立柱结构的拓扑优化

基于连续体ICM拓扑优化方法,提出了以体积为约束条件,机床的固有频率为目标函数的结构动态设计方法.为提高拓扑优化的精度,在结构优化过程中,同时也考虑了非设计区域的动态特性.将该方法应用到XH6650高速加工中心的立柱结构优化中,从而提高了机床的整机动态特性.     

基于ICM法的高速卧式加工中心立柱拓扑优化设计

针对高速卧式加工中心XH6650的动态特点,确定加工中心的关键结构件立柱为优化对象.基于连续体ICM拓扑优化方法,并考虑其它重要零部件的影响,确定在体积约束下的多阶频率加权为目标函数,同时考虑其它重要零部件为非设计集合的拓扑优化方法.根据此方法设计的高速卧式加工中心XH6650的立柱,提高了整机动态特性.     

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。     

面向五轴数控机床的可视化方案设计

五轴数控机床是1种具有战略地位的加工设备,其功能和成本很大程度上决定于机床的方案设计.采用可视化设计的方法对五轴机床实施方案设计.在简要介绍方案设计和可视化设计概念的基础上,详细叙述了基于ADAMS的可视化方案设计流程,包括机床运动方案及结构布局的初步确定、针对各方案进行运动模拟和对选定的方案进一步参数化仿真等内容.最后,以开发某五轴加工中心为例,按照所提流程进行了可视化方案设计研究,提出了龙门式、立式等3种运动方案和布局,并在运动仿真及优缺点对比分析的基础上,选定龙门式结构为最终的设计方案.     

A web-based virtual system for turn-milling center

This paper presents a three-dimensional, web-based, interactive simulation system for turn-milling center. To overcome the disadvantages of transferring files over the Internet and depending on expensive computer-aided design (CAD)/computer-aided manufacturing (CAM) softwares, the system is developed by virtual reality modeling language (VRML)/JavaScript interaction. The system files produced by machining simulation have small size, and could be transmitted on the web easily. Firstly, a dynamic interactive technology based on VRML and JavaScript, which is essential to a web-based simulation system, has been presented in this paper. Secondly, the geometric and kinematic model is created for representing the turn-milling center motion. Then, the key technologies for machining simulation including material removal, NC codes compiling and collision detection are studied. Finally, to validate feasibility of the proposed system, the virtual machining process for a stepped shaft in the machine tool is carried out. Since the system realizes multiple dynamic demonstrations of virtual machine tool, users can comprehensively understand the product performance. The research for the web-based virtual system of turn-milling center has important research value and application prospect.     

透平叶片五轴数控加工工艺技术研究

针对透平叶片,提出了一种加工工艺过程和编程方法。根据叶片的几何特性,安排合适的加工策略,对生成的刀具轨迹进行仿真,并在五轴加工中心上进行试切,最后在三坐标上检测,经验证叶片的加工质量达到设计要求。     

H400教学型加工中心的研制

研制了H400教学型加工中心。该加工中心具有较强的教学培训功能，并具有一定的切削加工能力。整体布局采用开放式动柱T型结构，托盘式工作台交换系统，机床结构先进。控制系统选用基于IPC的模块式开放数控系统，系统界面友好，安全性强。经试用，各项指标满足设计要求。     

车铣加工中心协同建模与仿真分析

高档数控机床需要良好的动态性和加工精度,以满足现代机械加工工艺的要求。为了准确的预测车铣加工中心的性能,笔者基于多柔体动力学利用有限元分析和多体系统集成的方法分析机床的动态特性。在多柔体系统理论基础上,通过ADAMS与ANSYS对车铣加工中心进行协同建模与仿真,分别获得其为多刚体和多柔体系统时电机驱动力对比曲线和刀尖轨迹对比曲线。从对比结果可以看出多柔体分析更接近于实际情况。     

45＃-16 T型立式加工中心盘式刀库的设计

刀库是加工中心上最重要的部分之一,也是数控机床性能评价的关键之一。笔者对45＃-16 T型盘式刀库进行了传动设计、结构设计以及传动部分的运动和动力设计。本刀库减速传动部分分两级减速,一级传动部分采用同步带轮,二级传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置。此种设计方案可提高输出轴的传动平稳性能,保证刀盘的运转平稳性。     

基于灵敏度分析的五面加工中心床身结构优化设计

机床床身是机床的重要部件,它起着支撑立柱、工作台等部件的作用,其性能的好坏直接影响到机床的加工精度。在对HX7910五面加工中心床身结构动态优化设计过程中,建立HX7910五面加工中心床身的有限元模型,分析了其前六阶模态。根据分析结果确定筋板为优化对象,采用灵敏度优化法首先对床身内部筋板结构参数进行动态灵敏度分析。在灵敏度分析基础上,进行结构优化设计,得到了较优的结构参数,提高了加工中心床身的动态特性,从而提高床身的性能。     

用户宏程序在加工中心的应用研究

如何使加工中心这种高效自动化机床更好地发挥作用,其关键性工作之一就是开发和提高数控加工性能。本文设计利用用户宏程序来提高数控加工性能,将用户宏程序应用在加工中心上,不仅形式自由、应用灵活,而且具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程,实现普通程序难以实现的功能,同时也体现了用户宏程序快捷、简洁、通用和工艺优化的现代加工技术特点。用网式点阵孔群加工实例就可以很好地说明用户宏程序在加工中心上的应用特点。     

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。