基于响应面方法的数控机床空间动态特性研究

机床运动部件位置姿态在加工空间的变化,造成机床质量矩阵、刚度矩阵以及阻尼矩阵随之变化,导致机床动态特性预测具有复杂性和不确定性。针对加工空间机床动态特性的准确预测问题,本文提出一种基于响应面理论的数控机床空间动态特性研究方法。该方法以数控机床固有频率频率这一关键动力学性能指标为例,分析机床整机动态特性与机床位置姿态之间的数学关联关系,基于正交试验设计和响应面方法理论,构建预测广义加工空间数控机床动态性能变化的响应面模型,揭示机床动态特性在加工空间的演化规律,并在该响应面模型基础上提出机床动态特性影响因子概念,计算各方向运动部件的位移变化对机床动态特性的影响程度,共同确定机床最优加工位姿和加工路线。将该方法应用于一台三轴立式加工中心,采用正交试验设计确定移动部件的不同位置组合作为计算样本点,在ANSYS仿真软件中计算每个样本点的前5阶固有频率,建立反映位置特征与固有频率数值的二次多项式响应面模型,并通过计算响应面模型质量评价指标验证了该模型的有效性,以此分析机床前5阶固有频率在加工空间的分布规律及其对x、y、z向位移变化的灵敏度,阐明机床空间位姿对机床动态特性有较大的影响,为机床工艺规划和优化设计提供了新的分析方法及技术支持。     

无心轴托辊缩径旋压成形装置研究

在薄壁管体的缩径旋压成形过程中,旋压工艺方法和旋轮的选择对缩旋成形有着重要作用。旋压力的作用、旋轮的结构对于旋压装置的设计有着直接影响,根据无心轴托辊管体缩径旋压的特点,比较分析不同的旋轮对于旋压成形的影响,通过试验,总结出能够满足工艺要求并提高加工效率的方法。     

薄壁曲母线TC4钛合金构件热旋模拟与试验研究

采用有限元法对大尺寸薄壁曲母线TC4钛合金构件旋压成形进行模拟计算,分析旋压不同阶段坯料应力应变状态和缺陷产生的原因,并初步优化了工艺参数.结果表明,旋压不同阶段、不同部位坯料的应力应变状态和变形方式不同,模拟工艺参数进给比f=1.0m/r、旋轮攻角 a=20°、旋轮轨迹为凹圆弧、旋轮圆角半径R=20 mm、芯轴转速ω1=60r/min 时易成形.在有限元数值模拟基础上,成功旋制高精度试验件,证实有限元模拟对旋压具有指导意义.     

一种新型虚轴机床的结构设计与位置分析

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构,辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型虚拟轴机床的结构设计方案。该虚拟轴机床具有工作空间大、灵巧性好、位置与姿态解耦等优点。计算了主进给机构的自由度,给出了位置反解的方法,推导了位置正确的封闭方程,并给出了数值实例。     

五轴联动数控铣床的高速动态特性分析

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.通过利用有限元分析方法对高速五轴联动数控铣床SKY12160的各个主要部件及整机进行动态特性分析,找出了影响整机动态性能的薄弱环节并提出了改进方案,从而提高了机床的动态特性.     

简化的舱段船壳模型试验模态分析

工厂加工的试验模型与设计模型有时存在一定的差异，致使试验模型的动态特性与设计模型的动态特性不一致，本文中用于振动主动控制实验研究的舱段船壳模型就属于这种情况。而舱段船壳模型的动态特性对于其振动主动控制研究是很重要的、应用锤击激励法和LMS，CADA—X结构动态测试与分析软件对简化的舱段船壳模型上部平板进行模态试验，得到了前六阶固有频率、阻尼和振型，经模态置信准则检验，所测试验模态参数真实有效．将试验模态参数与有限元计算模态参数比较分析，找出了试验模型的加工缺陷，即船壳模型上部平板存在初挠度，致使试验模态与有限元计算模态的某些阶模态参数存在很大差别。     

数控铣床主传动系统动态设计

为使数控铣床在加工过程中得到较高的加工精度和效率,必须对机床的组成部分进行优化设计,基于传递矩阵法的思想,对某数控铣床的主传动系统建立集中质量模型,在得出其固有频率的基础上,通过计算模态柔度和能量分布率找出主传动系统的薄弱环节,进行动态优化设计,从而使铣床的抗振性能最好．     

筒形件错距旋压数值模拟及旋压力分析

利用DEFORM-3D软件建立筒形件错距旋压成形的三维有限元模型。通过对影响错距旋压加工的关键工艺参数进行模拟,得到旋压力随不同的旋轮间错距值和减薄率的变化规律。模拟结果表明：随着旋轮间错距值和减薄率的增加,旋压力各分力基本呈上升趋势;以旋压力为参数选择目标,根据各模拟结果对比分析,最合理的一组工艺参数为,=0．8mm／r,αρ=30°,C=3mm,ψ=30％．     

托辊套筒旋压成型中旋轮的选材及制造工艺研究

在整体旋压式无心轴托辊的制造过程中,托辊套筒的旋压制造是一个关键工序,它是将薄壁空心套筒装在旋压机上,用旋轮强力旋压使工件产生局部变形而达到成型的目的.对旋轮进行合理的选材和制定合理的制造工艺不仅可以满足托辊套筒的旋压成型要求,而且可以延长旋轮的使用寿命,进而降低托辊的制造成本.分析了目前胶带输送机使用的有心轴托辊的缺陷以及旋压式无心轴托辊的结构特点和制造过程,对旋轮的选材和制造工艺进行了研究.     

托辊套筒旋压成型中旋轮的选材及制造工艺研究

在整体旋压式无心轴托辊的制造过程中,托辊套筒的旋压制造是一个关键工序,它是将薄壁空心套筒装在旋压机上,用旋轮强力旋压使工件产生局部变形而达到成型的目的对旋轮进行合理的选材和制定合理的制造工艺不仅可以满足托辊套筒的旋压成型要求,而且可以延长旋轮的使用寿命,进而降低托辊的制造成本．分析了目前胶带输送机使用的有心轴托辊的缺陷以及旋压式无心轴托辊的结构特点和制造过程,对旋轮的选材和制造工艺进行了研究.     

基于C630车床的数控旋压机改造

以C603车床改造为例提出改造方案,对车床的机械部分、传动方式和控制系统进行改进设计,将其改造为具有较高位移控制精度的数控旋压机,并进行了旋压实验。结果证明该项改进可满足教学科研工作的要求,从而为今后旋压机理的研究奠定了良好的基础。     

Implementation strategies for high accuracy grinding of hydrodynamic seal ring with wavy face for reactor coolant pumps

Large size mechanical seals are one of the most important components used in reactor coolant pumps.However,the hydrodynamic seal rings with wavy face are difficult to machine due to their high hardness and high form accuracy demand.In order to solve this difficult problem,a novel four-axis linkage grinding method using a cup wheel to process the hydrodynamic seal rings by line contact was proposed.A preliminary study indicates that the form error of the ground seal ring surface is extremely sensitive to different linkage relations of the four axes.By taking the center height of the cup wheel and the laws of motion along the X-axis,Z-axis,B-axis and C-axis as control variables,their effects on the principle form error of the ground surface are evaluated.Six implementation strategies are proposed to reach lower principle form errors.It is found that the minimal principle form error is only 9.64 nm and hence its influence on the ground seal ring shape can be neglected in designing an ultra-precision grinding machine.In addition,the results indicate that the position accuracy of the X-axis at the microscale is acceptable no matter which implementation strategy is selected.This study is expected to serve as a theoretical basis for design and development of the four-axis ultra-precision grinding machine.     

基于通用五坐标数控铣床的球形滚刀铲齿加工

球形滚刀是一种基于展成原理的新型高效内齿轮加工刀具,但几何形状复杂,制造困难.为了解决球形滚刀制造的关键技术--铲齿工艺,提出了在通用五坐标数控铣床上实现铲削加工的方法.根据滚刀和被加工齿轮的啮合关系,建立了铲齿球形滚刀齿侧面的数学模型,计算了球形滚刀的侧刃后角,推导了球形滚刀铲齿加工的运动方程,给出了在A'- B型五坐标数控铣床上编写零件加工程序的后处理方法.用该方法加工出的球形滚刀可以达到A级滚刀的精度要求,同时大大降低了制造成本.     

An Open CNC Based Integrated Measuring,Modeling and Manufacturing System Architecture

1 Introduction Multi-function alityis one of trends of modern machine tools to meet the needs of the smaller batch produc-tion. And the machinesintegrated withthe measuring, modeling and manufacturingfunction can provide betterversatility tothe workshop. Withsuch a machine one caneasily complete the tasks of digitalization,revision andi mprovement ,digitalized copy and prototyping of products ,artware and some cultural relics .Modern CNC control technology and i mage processing techniques pr…     

Study on the Digital Manufacturing System of Ship Model Surface

Because a ship model surface (SMS) is a large double-curved 3-D surface,the machining efficiency of the cur- rent handcraft manufacturing method are very low,and the precision is difficult to control also.In order to greatly improve the machining efficiency and precision of SMS,based on the CAD/CAM/CNC technology,this paper proposed a model of SMS digi- tal manufacturing system,which is composed of five functional modules (preprocess module,CAD module,CAM module,post- process module and CNC module),and a twin-skeg SMS as an example,the key technologies & design principle of the nodtules were investigated also Based on the above research works,the first set of 4-axis SMS Digital Manufacturing System in China has been successfully developed,which can reduce the machining time of the twin-skeg SMS from 30 working days needed for the cur- rent handcrafting manufacturing method to 8 hours now,and which can control more effectively the precision of SMS also.     

锥形双螺杆挤出机螺杆转子的数控制造技术研究

一对相互啮合的锥形螺杆转子是锥双螺杆挤出机的核心部件，其加工精度直接影响到挤出机性能.传统加工方法的加工精度和加工效率都较低，所加工螺杆转子的啮合特性和互换性都较差.为了提高挤出机的性能水平，在深入研究锥双螺杆几何特征的基础上，提出了一种利用柱形棒铣刀的五轴联动数控铣削螺杆转子的新型数控铣削制造方法，设计制造了五轴联动螺旋槽专用数控铣床，并且设计开发了与其相配套的螺杆数控加工自动编程系统.该项研究成果提高了锥双螺杆的加工水平，具有显著的工程意义.     

基于数控加工中心GSK983Ma-H系统的机床维护及故障诊断探究

数控加工技术广泛应用在制造业和智能制造生产中,使我国对数控加工中心机床的要求越来越高。数控加工中心机床是一项高科技的产物,当控制系统出现了故障就会严重影响加工效率。本文主要是针对GSK983Ma-H系统的数控加工中心机床的日常维护及生产中出现的系统故障进行了探究,为相应的机床操作人员提供借鉴与参考。     

数控装备误差补偿关键技术研究

制造业虚拟工厂模式可以降本增效、优化服务质量,是应对全球化激烈竞争的不二选择。在该模式下,为不断提升产品质量,主要研究与之生产过程相关的数控装备精度提升关键技术即误差补偿关键技术,具体包括误差源分析、误差建模、误差测量及误差数据处理。由此,以五轴机床为数控装备的代表,找出了影响其精度的45项几何误差;并通过误差建模,构建了这45项误差与五轴机床系统总误差的关系;其次,根据五轴机床误差特性,构建了测量系统,并证实了该系统的有效性;最后,针对测量数据,展开误差处理分析,解决了非测量节点数据问题,同时大幅降低了数据量信息,为快速有效地进行误差补偿奠定了数据基础。     

异型石材多功能数控加工中心关键部件的模态分析

目的通过对异型石材多功能数控加工中心关键部件——横梁的动态特性的研究,验证横梁结构设计的合理性．方法利用solidworks建立异型石材多功能数控加工中心关键部件——横梁的三维模型,通过接口倒入到ANSYS中,采用了subspace模态提取法对异型石材多功能数控加工中心关键部件横梁进行模态分析．结果得到了横梁的前六阶固有频率和振型,ANSYS模态分析法得出的固有频率能够指导横梁设计的进一步优化,有效避开共振区,保证异型石材多功能数控加工中心的加工精度．结论通过模态分析法,可以看出ANSYS对横梁的动态仿真和结构优化有一定的指导意义,也为下一步的谐响应分析提供依据．     

数控非球面超光滑加工机床空间误差建模

为了快速有效地提高超光滑加工机床的加工精度,为实施误差补偿做好基础和准备工作,进行了超光滑加工机床误差建模技术的研究.根据数控超光滑加工机床的具体结构,运用多体系统运动学理论的基本原理,建立了机床成形系统的拓扑结构和低序体阵列,并推导出机床相邻体的特征矩阵,它是进行机床精度分析与建模的核心.基于多体系统运动学精度分析理论,详细研究了数控超光滑加工机床的理想成形运动函数、理想成形运动约束、实际成形运动函数以及实际成形运动约束,进而得到了刀具成形点的综合空间位置误差,最终完成了超光滑加工机床的综合空间误差建模过程,给出了具体模型表达式.