基于有限元的一体斜床身热应力分析

论文对一体斜床身进行三维实体建模,把典型工况下的切削力、床身上各机床零件的重力折算到一体斜床身上,得到切削位置分别位于工件两端和中间时一体斜床身载荷参数.在此基础上,运用经典有限元软件ANSYS对一体斜床身进行静力分析、热分析和热力耦合分析,得到一体斜床身静态特性,探讨了外部静力载荷、温度场以及两者相互作用时对一体斜床身应力应变的影响.     

大型机床床身热变形及其结构优化

在采用Pro/Engineer软件建立大型床身三维几何模型的基础上,运用Pro/Mechanica模块对该模型进行了热变形有限元分析,获得了热平衡状态下的床身温度场分布情况以及床身沿Y、Z方向的热变形量。依据分析结果,对床身的内部结构进行优化并增添外部冷却装置,然后再次进行热变形有限元分析和效果验证。在以上研究的基础上,进行了床身温升与热变形实验。研究结果表明,有限元分析值与检测值一致性较佳,经过优化设计的床身热变形量明显减小,既有效提升了工作效率,又降低了生产成本,使机床精度进一步提升。     

基于有限元的一体式斜床身热-应力分析

对一体式斜床身进行三维实体建模，把典型工况下的切削力、床身上各机床零件的重力折算到一体式斜床身上，得到切削位置分别位于工件两端和中间时一体式斜床身载荷参数。在此基础上，运用经典有限元软件ANSYS对一体式斜床身进行静力分析、热分析和热力耦合分析，得到一体式斜床身静态特性，探讨了外部静力载荷、温度场以及两者相互作用时对一体式斜床身应力应变的影响。     

基于有限元分析的拉刀磨床床身结构优化设计

床身是机床的重要基础件,它的动态特性和静态特性直接影响到机床的精度和稳定性.在设计阶段通过建立QMK008拉刀磨床床身的实体模型和有限元模型,基于有限元方法进行仿真计算,得到了原始设计方案床身的变形和模态.根据床身的结构特点和刚度要求对原始方案进行改进,通过有限元分析和对比,发现增加壁厚和筋板厚度床身刚度没有明显提高,采用米字型筋板可以提高床身的静刚度和狭长形床身的固有频率,增加地脚螺栓个数对于提高床身动静刚度也有明显作用.     

锯片对磨机床床身动态分析与优化

针对锯片对磨机床床身结构特点,利用Pro/E三维软件建立其三维模型,并用ANSYS软件进行了静力和模态分析,得到了应力分布图、结构变形图以及前6阶固有频率和模态振型,分析结果表明:节点最大等效应力和节点最大位移均在规定范围之内,各项数据均符合要求,床身结构整体刚度较好,床身具有良好的静力特性和动态特性,能够满足设计要求.同时在此基础上对床身做了进一步优化,从而可以节约材料,降低成本.为锯片对磨机床的开发提供了理论依据.     

CKS6125数控机床床身的有限元分析与研究

建立CKS6125机床床身的三维实体模型,基于ANSYS有限元分析,对CKS6125机床床身进行了模态分析,得出了CKS6125机床床身前六阶固有频率和振型.掌握CKS6125机床床身各阶振动模态的特点,有利于CKS6125机床床身整体结构的设计,对提高数控机床的设计质量具有重要意义.     

数控螺杆铣床床身结构的动态优化设计

以数控螺杆铣床床身为研究对象,利用结构动态设计原理和有限元分析软件的变童化分析技术,对其作动态特性分析并对其结构进行优化设计.动态特性分析结果表明原始床身的低阶固有频率偏低且与机床的激振频率接近,容易产生共振并影响机床的稳定切削.为此根据床身的结构特点,提取床身的典型元结构进行变量分析,以元结构分析结果为依据,对床身结构做优化设计,结果表明经优化后床身的动态性能显著提高,达到了设计要求的目标.     

基于ANSYSWorkbench的树脂混凝土机床床身热变形分析优化

树脂混凝土一般具有较好的力学性能,优秀的热稳定性和优异的吸振性,为了探究树脂混凝土的热稳定性,充分利用虚拟仿真技术和Pro/E与ANSYS Workbench协同仿真方案,建立了某超精密加工中心床身的实体模型。通过对树脂混凝土材质以及传统铸铁材质的床身热变形结果的分析,找到了影响机床床身热变形的主要因素,并对机床材料和约束进行优化。结果证明优化后的机床床身具有很好的热稳定性,为提高超精密加工中心的热稳定性能提供有用的理论依据。     

热变形对高速干式滚齿机加工精度的影响

根据高速干式滚齿机机床的设计结构,分析了其热变形机制。在此基础上,分析了机床床身热变形以及立柱热变形对滚齿加工精度的影响,同时建立了相应的误差模型并进行了初步验证,为滚齿机热变形误差的控制及补偿提供了有益参考。     

振动时效消除大型机床床身残余应力的研究

使用有限元软件Ansys Workbench对机床床身进行模态分析,确定了激振频率、支撑点、激振点等工艺参数。对床身进行谐响应分析,得到床身在固定激振力作用下的动应力大小。结果显示,当激振力为40 kN时,床身产生的动应力符合振动时效要求。根据模态分析和谐响应分析得到的振动时效工艺参数,对机床床身进行振动时效试验。利用盲孔法对振动时效前后床身的残余应力进行测量,振动时效后床身的残余应力明显减小。     

基于能量平衡的管螺纹数控车床床身动态特性分析

以钻铤钻杆数控管螺纹车床为研究对象,通过Pro/E软件建立床身的三维实体模型,利用有限元分析软件Ansys进行动力学分析,在计算了床身的固有频率和能量分布的基础上,提出了依据变异系数来判断能量分布的均匀程度,并结合振型分析,寻找床身的薄弱环节,为机床加工的稳定性奠定了基础。     

数控成形磨齿机热特性优化

为在设计阶段对YK73200数控成形磨齿机进行热优化,减小热变形,建立磨齿机热特性分析模型,并基于试验对所建模型进行验证。针对磨齿机的各个热薄弱环节,提出相应的热结构优化及高效冷却措施。采用验证后的模型对改进后的磨齿机进行热特性分析。结果表明：基于热结构对称设计原理,改进床身冷却流道结构设计,可使不同位置工况下磨齿机关键点的热变形最大减少21.3%。     

灰铸铁机床床身应力与变形的测试研究

利用数值模拟软件对铸件的充型、凝固过程及铸件内部热应力分布情况进行模拟分析。通过测试灰铸铁机床床身多个测点在热时效前后、加工前后及振动前后的残余应力值,发现残余应力随CE和Si/C比提高而降低;热时效能大幅度降低铸件残余应力,热时效温度越高,铸件残余应力降幅越大,且降温时段降温速度对残余应力有较大影响;加工会产生较大残余应力,热时效后进行其它时效对残余应力影响不大。     

基于人机约束的机床操作件设计研究及实现

本文将基于约束的设计思想引入机床产品的人机设计中，提出了一种基于人机工程学约束的设计方法，并借助于数据库技术，ＡｃｔｉｖｅＸ，ＡｕｔｏＣＡＤ二次开发等技术开发了可直接用于典型机床操作年的人机设计的软件系统。实践证明，这种方法是可行的、有效的，对于其他机电产品的工业设计、人机设计过程具有同样的借鉴意义。     

Thermal behavior of a machine tool equipped with linear motors

Development of a feed drive system with high speed and accuracy has been a major issue in the machine tool industry. Linear motors can be used as efficient tool to achieve the high speed and accuracy. However, a high speed feed drive system with linear motors, in turn, can generate heat problems. Also, frictional heat is produced at the ball or roller bearing of LM block when driven at high speed. It can affect the thermal deformation of the linear scale as well as that of the machine tool structure.In this paper, important heat sources and resulting thermal errors in a machine tool equipped with linear motors were investigated when it was operated at high speed. The thermal deformation characteristics were identified through measuring the thermal error caused from thermal deformation of the linear scale and the machine tool structure. The dominant thermal error components were identified from the thermal error analysis using finite element method. It was shown that the proposed analysis scheme is efficient in identifying the dominant thermal error components and its magnitudes such as the thermal expansion and movement of the linear scale, thermal deformation of the machine tool slide.     

基于图像处理技术的刀具热变形测量研究

针对机床预热时刀具变形问题,设计基于图像处理的刀具热变形测量方案,以获得刀具轴向热误差随预热时间的变化关系。采用高速相机采集刀具热变形图像,利用MATLAB软件,通过Canny算法对图像进行边缘提取粗定位。采用亚像素拟合边缘检测方法对刀具边缘轮廓进行精确定位,即运用最小二乘法拟合出刀尖圆弧曲线,从而计算出刀具预热过程中的热变形量,为后续机床热误差补偿奠定基础。     

基于动力学的机床加工运动分析

数控定梁龙门机床的加工精度受多种因素影响,包括零部件的制造、装配误差、材料的刚度阻尼、振动、材料切削厚度等。从提高机床加工精度出发,根据拉格朗日动力学原理建立了机床的动力学模型;分析横梁、床身等部件的自由度关系,建立了机床运动学模型;采用ADAMS软件仿真机床的瞬态动力和运动关系,对比研究了不同的瞬态切削力变化对机床切削位移、速度的影响。结果表明:当机床切削厚度增大时,切削力、切削速度和切削加速度会随之增大,同时切削速度和加速度的变化滞后切削厚度和切削力的变化;在切削受力突变处切削速度有波动,移动加速度有突变,波动时间滞后切削力突变时间。仿真结果与实际机床加工情况吻合,为机床加工的运动分析提供参考。     

基于模糊聚类与灰色理论的机床主轴温度测点优化方法

数控机床主轴热误差是影响机床加工精度的主要因素之一,主轴热误差温度测点优化对于准确建立机床主轴热误差模型、提高机床精度具有十分重要的意义。提出一种基于模糊聚类与灰色理论的机床测温点优化方法,通过对主轴测温点进行模糊聚类分析,根据Xie-Beni有效性指标评定,将温度点归为几类,然后通过对模糊聚类后的测温点与主轴热误差进行灰色相关性分析,实现机床主轴温度测点的进一步优化。试验结果验证了该方法的可行性与有效性。