基于有限元分析的机床结构优化设计

介绍了对某型号加工中心机床结构的有限元分析。详细分析了整机的前几阶模态。研究后发现由于立柱和支撑板设计的不合理,就会导致机床固有频率较低,振动增大,机床精度下降。针对加工中心机床部件的结构特点,对于立柱,筋板进行结构优选和设计参数优化,并对支撑板采用了拓扑优化和参数优化结合的方法。研究结果表明,通过有限元分析,加工中心机床结构参数得到了较好的优化,从而使整机性能得到了提高。     

立式铣削加工中心立柱结构拓扑优化设计

基于连续体ICM拓扑优化方法,结合CAD/CAE系统,提出以模态频率为目标的结构拓扑优化模型,运用该模型完成XH715立式铣削加工中心立柱结构拓扑优化设计,其动静态性能有较大的改善,为后续的整机优化和详细设计提供了理论指导和设计原型.     

基于接触热阻的龙门加工中心热态性能研究

针对龙门加工中心整机热力学性能分析的需要,综合考虑机床结构特点、内外部热源的影响,使用有限元分析软件ANSYS Workbench对整机进行未加载接触热阻和加载接触热阻两种情况下的稳态热分析。将加载结合面接触热阻的温度场作为载荷,对加工中心进行热变形分析。结果表明结合面接触热阻对整机温度场的分布有较大的影响,为加工中心结构优化及整机综合热误差补偿提供了理论依据。     

高速龙门五轴加工中心静刚度分析与结构优化

静刚度是机床最重要的性能指标之一,在机床设计阶段需对其进行预估.在高速龙门五轴加工中心的设计中,采用有限元分析技术对机床整机及主要部件进行了静力学分析,发现横梁与滑枕为影响整机静刚度的薄弱环节,对横梁与滑枕的结构进行优化改进,从而提高了机床的静刚度,并在实际应用中获得了良好的效果.     

XH7650立式加工中心模态测试与优化设计

使用LDS振动分析仪对XH7650立式加工中心进行模态测试,得到其固有频率及振型.应用CAD/CAE系统建立机床的整机动力学模型,并进行动态性能分析.对机床薄弱环节进行结构优选设计,为后续设计提供依据.     

航空机匣加工中心热分析及热结构研究

以机匣加工中心(加工中心)为研究对象,综合考虑机床结构特点、内外部热源的影响,进行整机的热源分析及计算。利用ANSYS Workbench软件对整机进行热特性分析得到整机的温度场与热变形场;对加工中心主要热源进行了温度测试实验,为加工中心结构设计阶段提供热变形理论基础,并进一步为热变形补偿提供依据。     

XH715立式铣削加工中心立柱结构的拓扑优化

应用CAD/CAE系统建立XH715立式铣削加工中心的整机模型,并进行动态分析,找出其薄弱环节,通过实验验证其正确性.采用连续体ICM拓扑优化方法,基于HyperMesh软件,以模态频率为目标,建立并求解了考虑受力状态的约束模型,得到的拓扑形状清晰,为后续的整机优化和详细设计提供了理论指导和设计原型.     

龙门五轴加工中心薄弱环节的改进设计

以某型龙门五轴加工中心为研究对象,采用有限元分析的基本理论对整机进行动静态特性分析。建立了有限元模型,并对其进行了3个方向静刚度的对比分析,结合前4阶模态振型找出了影响整机动静态特性的薄弱环节——横梁,在不改变原有横梁结构基础上提出了3种优化方案。结果表明:改进结构3最为合理,并通过静变形量实验验证了改进后结构的正确性,从而提高了整机的动静态特性。     

大型卧式加工中心动态与热态性能实验辨识

以机床整机及其关键部件的性能辨识为目标,以TH系列大型卧式加工中心作为分析对象,利用LMS振动分析平台,通过主轴系统模态实验、整机模态实验辨识机床的动态特性,找出了加工中心振动的三种主要振型和两种主要的振动成因;利用热成像仪和热态特性分析仪,通过加工中心立柱系统的温度场和热变形实验辨识机床的热态特性,得到了加工中心的温度分布和三个坐标方向上的热位移量,找出了主要热源、热汇和热流通路影响机床精度的方式,摸清了加工中心的动态和热态性能参数,找出了其薄弱环节,为通过结构优化和误差补偿等措施提高机床精度稳定性提供支撑。     

基于直接驱动的数控加工中心设计与静态性能分析

分析了直接驱动方式对机床结构的主要要求,介绍了一种适合于直接驱动的加工中心方案,以及电主轴、直线电机直接驱动进给系统的设计方法,对加工中心的主要结构部件进行了优化设计,利用有限元方法对整机进行了静态特性分析,分析结果表明,整机具有较好的静态性能.     

立式加工中心空间误差验证及补偿

为提高某立式加工中心整机加工精度,借助旋量理论建立完备立式加工中心空间误差模型,在此基础上实现机床空间误差有效补偿.以旋量理论为基础推导并建立机床刀具运动链与工件运动链运动学正解,分析机床21项几何误差原理,在考虑21项几何误差的基础上建立该立式加工中心完备空间误差模型;利用九线法完成各项几何误差辨识;基于旋量运动学正解求解机床运动学逆解后得出运动轴实际运动路径,并通过体对角线实验对比补偿前后的效果.结果表明:所提补偿方法补偿效果显著,验证了机床空间误差模型的准确性,实现了提高机床加工精度的目的.     

基于动态测试的机床主轴系统仿真研究

讨论了精密数控机床在相对激振试验时的理论模型,确定了伪随机相对激振测试加工中心主轴系统动态特性的试验方案与测试系统,给出了激振器的安装位置,精确地测出70个点的响应,获得了反映加工中心主轴系统动态特性的各阶模态参数与图表,建立了整个主轴系统的动力学模型,据此对其试验结果进行了分析并对该结构的修改提出了相应建议,为后续试验提供了依据,并为主轴系统的动态优化设计奠定了良好基础.     

基于UG&VERICUT整体式叶轮五轴数控加工与仿真

论文研究了整体叶轮的五轴数控加工工艺,在UG中创建叶轮的三维模型,并使用CAM模块分别对叶轮流道面和叶片生成刀具轨迹,经后置处理器生成NC文件.基于VERICUT构建了DOOSAN VMD600五轴加工中心仿真环境,通过模拟整个机床加工过程,验证了数控加工程序和后处理器的正确性,从而缩短生产周期,降低成本.     

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.     

立式加工中心关键几何误差判定与量化验证

针对现阶段机床空间误差模型不完整且传统灵敏度分析存在局限性,导致其关键几何误差溯源不准确,以及关键几何误差判定结果难以量化验证的问题,以某立式加工中心为研究对象,提出一种机床关键几何误差判定与量化验证方法。以旋量理论为基础,研究某立式加工中心空间误差建模,以输出机床完整空间误差模型;在此基础上,以基于传统局部灵敏度分析为基础,利用误差贡献度因子判定机床关键几何误差;借助数值模拟实验对判定结果进行量化验证。结果表明：相较于传统灵敏度分析结果,利用误差贡献度因子判定关键几何误差的结果更准确;基于误差贡献度因子的判定结果,不仅能量化几何误差相对机床空间误差的影响程度,同时可为机床部件制造精度设计提供理论参考。     

机床空间精度预测与NC代码补偿研究

以某立式加工中心为研究载体,提出一种空间精度补偿技术。以旋量理论为基础,在充分考虑机床切削点空间位置的基础上,建立包含全部几何误差的立式加工中心空间精度模型,同时输出空间精度显示预测模型。针对传统空间精度补偿不充分的局限性,将空间精度补偿思路转换为NC代码最优化问题,基于遗传算法求解该最优化问题,通过实验验证优化结果的有效性。结果表明：基于旋量理论的机床空间精度建模包含21项几何误差,空间精度预测结果较为准确;基于NC代码最优化的空间精度补偿技术使得机床空间定位精度最大补偿率为90.94%,验证了所提方法的有效性。     

全自动加工生产线中数控车削专机的研究开发

所研制开发的全自动数控车削专用机床可以用来完成柱形零件的自动上下料的车削加工，如用来加工活塞，可以实现活塞工件的自动上、下料和自动定位、夹紧，并且在一次安装、不停机、不换工位的情况下，高效地完成正面车端面、例角、车止口内径，同时反面打中心孔。如配上微动刀架，可用来进行活塞中凸变椭圆的型面加工。该机床在结构上易于生产线布局，并具有远程故障诊断功能，目前已完成了样机的设计和制造。     

HE63卧式加工中心多体动力学仿真分析

基于ANSYS Workbench平台的Rigit Dynamic及Transient structual模块对某企业研发的HE63卧式加工中心进行了多体动力学仿真分析。采用刚柔混合模型分析出机床主轴、导轨面等的振动量、变形量，对比动力学分析和静力学分析的结果差异。结果表明：机床在启动、加减速时的变形和振动较大，主轴存在不平衡量时，主轴旋转对立柱、主轴箱的振动影响较大，机床零部件的振动直接影响到机床的加工精度。     

大型立加机床进给系统刚柔耦合分析

进给系统作为立式加工中心的重要部件之一,其振动特性对产品的加工质量具有重要影响。以某大型立式加工中心为研究对象,建立了滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合模型,分析进给系统的丝杠动态特性,研究了丝杠在不同转速范围内的振幅变化规律,分析了滚珠丝杠的静态和动态力学响应。模拟仿真的结论验证该大型立加机床进给系统能达到设计要求,并为大型立加机床进给系统的设计优化提供了理论依据。     

超精密车削中心热分析边界条件的确定

高速高精度车削中心在加工过程中其结构会发热,从而产生热变形,影响工件与刀具间的相对位置,造成加工误差。分析车削中心整机的温度分布特点,对于如何控制机床温升、减小热变形、提高加工精度意义重大。有限元热分析是应用广泛的一种温度场虚拟分析方法,其中边界条件对分析结果起着决定性的作用。对车削中心整机有限元分析中的热边界条件进行了详细的分析计算,并建立了有限元热分析模型,进行了温度场分析,初步预测了车削中心整机温度分布。