动柱式卧式加工中心整机动态特性实验研究

针对子结构移动导致的机床整机动态特性改变问题,提出了采用布置多个测试位置涵盖整机加工过程中主要的加工位置及极限位置的方法.论文以动柱式卧式加工中心为试验对象,应用运转激励信号作为激振信号,测量各测试位置在多级激励频率下的振动响应情况.并通过共振烈度及速度谱对结果进行了数据提取及共振判别.得到了整机在空间中的动态特性分布情况.试验发现,机床整机运转激励下的共振主要来自可移动结构自身的共振及其叠加.     

面向数字孪生的制造系统健康状态分析

数字孪生体的建模和与物理实体间的交互都以数据映射的方式实现，为日益复杂的制造系统健康状态分析提供了新思路。针对产品质量、机床性能和任务执行状态，构建数据交互融合的数字孪生车间健康状态评估和预测框架；建立综合考虑设备性能退化和产品质量对故障率影响的机床故障期望函数，并提出了任务可靠性与产品质量相关联的Copula制造系统健康表达。以某柴油机缸盖制造系统为例，结果表明所提方法能动态高效地判断制造系统健康状态，有效识别不同因素对制造系统健康状态的影响。     

考虑多影响因素精密机床主轴轴承试验台研制

针对精密机床在不同工况条件下的运转特点,对影响机床主轴轴承精度保持性的原因进行研究,研制了适合作用在不同预紧力、转速、外载荷、安装方式等多种试验条件下的精密机床主轴轴承试验台。介绍了试验台的技术方案和设计参数,绘制了试验台二维、三维模型图,并对试验台轴系、基座等关键零部件进行有限元分析。结果表明,试验台关键零部件均满足设计要求,试验台设计方案合理,能够稳定运行,可以满足多工况下精密机床主轴轴承试验的要求。     

三自由度并联机床动力学响应研究

为了优化机床结构,提高整机静动态性能,针对一种三自由度并联机床进行了动力学响应研究。应用三维建模软件,建立了该并联机床整机的几何模型,依托有限元分析软件ANSYS Workbench建立了整机有限元模型,对其进行了模态分析,得到了机械结构前20阶固有频率和振型,分析结果表明,机床低阶频率偏低。为了研究机床各阶频率对动态载荷的响应情况,在模态分析基础上对整机结构进行了谐响应分析,得到了动平台与万向铰链沿着空间各个方向的位移响应曲线,指出了机床第3阶和第8阶固有频率对机床的动态性能影响最大,支链和万向铰链是影响机床动态性能的关键结构件。为了了解并联机床抵抗冲击载荷能力,对整机进行了瞬态分析,得到了机床动平台位移、速度时间响应曲线,以及支链在冲击载荷下的平均应力变化情况。所有动态响应分析数据为机床结构优化提供了理论依据。     

附加质量块对机床结构动态特性的影响研究

结构动力学优化设计是提高机床加工精度的有效途径,而机床结构各组成部件的合理化布局又是影响机床动态性能的关键因素.本文首先对XH786立式数控加工中心整机进行优化建模,然后采用附加质量块方法,对机床在同一位置处添加不同的质量块以及在不同位置添加相同质量块对整机动态特性的影响进行了研究,结果表明:不同的质量块安放在机床同一位置,对机床整机的动态特性前几阶影响较大,高阶影响较小;相同的质量块安装在机床不同位置,位置变化对机床的整体动态性能有较大影响.本研究为机床结构各组成部件的质量与位置布局优化提供了理论基础.     

基于试验模态的精密加工中心动态性能分析

在对模态测试原理进行分析的基础之上,通过试验模态分析法获取了某型号卧式精密加工中心的固有频率、模态振型和阻尼比。依据测试结果,结合传递函数分析,验证了被测对象具有良好的低频动态特性。同时,在将测试结果与加工中心实际使用工况进行对比后,针对影响整机动态性能的工作台与立柱进行了实际装配条件下的局部模态测试,依据理论分析和所测结果,对发现的薄弱环节提出了相应的优化设计建议以改进其动态性能。上述工作可为同类型机床的结构优化设计与相关试验提供一定的参考。     

基于传递矩阵法的滚刀主轴动态特性分析

机床主轴的动态特性直接影响机床的加工质量、效率和稳定性。针对直驱式滚刀主轴的结构特点,应用传递矩阵法对该主轴系统中各个典型单元的状态进行了数学描述,并建立了该主轴系统的传递矩阵方程。通过Matlab编程求解出系统的固有频率和切削点的振幅,并着重分析了该主轴系统的主要设计参数对系统动态性能的影响规律,为主轴系统动态设计及优化提供了理论依据。     

滚柱直线导轨副结合面参数识别与数值模拟

导轨副结合面静、动态特性对于机床整机性能有着显著的影响,导轨副结合面参数准确识别是机床整机性能预测的基础。国内现有导轨副设计方法落后,严重制约了机床功能部件及整机制造行业的发展。建立一种实用的滚柱直线导轨副动力学建模方法,采用有限元法对导轨副的自由和约束模态进行分析研究,并分别进行了实物模态特性测试,最后将仿真分析结果和实验测试结果进行对比。结果表明:仿真计算结果与试验结果的误差在8%以内,所建立的滚柱直线导轨副动力学模型具有较高的精度,可用于导轨副乃至机床整机特性预测。     

液体静压轴承在正弦负载下的动刚度——液体静压轴承动态特性试验研究之二

前言随着我国精密机床、精密机械尤其大型精密机床、机械的迅速发展,作为精密支承的液体静压轴承、静压导轨,获得日益广泛的应用。为了对这项新技术的基本性能有一个完整的了解,以便于正确合理的应用,前几年,在研究所、工厂、高等院校共同努力下,对静压轴承的静态性能作了较多的试验研究,并提供了静压轴承合理的参数和设计计算方法。对静压轴承的动态性能试验,根据精密机床、精密机械的需要,我所于72年     

平面并联机构与电主轴耦合系统动态性能研究

并联机床的动态性能是影响其精度的主要因素之一,因此,必须从平面并联机构与电主轴耦合系统的角度出发,研究动力学参数变化对平面并联机床动态性能的影响.根据已建立的平面并联机构与电主轴耦合系统动力学模型,运用数值方法研究了动力学参数变化对耦合系统动态性能的影响.结果表明平面并联机构的动力学参数对耦合系统动态性能的影响占主导地位.相比较而言,电主轴的动力学参数对耦合系统的动态性能影响较小.因此,在提高平面并联机床的加工精度和动态性能时,应该着重考虑平面并联机构,适当地增大并联杆件的刚度和阻尼.