热缩加长刀杆与刀具配合的接触特性分析

借助非线性有限元分析技术分析了初始过盈量、配合长度、配合直径以及高速旋转状态下的离心力对热缩式加长刀杆与刀具配合的等效应力、接触变形与接触压力等的影响.结果表明刀杆对刀具的稳定、可靠、高精度夹持取决于合理的过盈量与配合长度;在主轴转速低于20000r/min时,因热缩加长刀杆与其实现过盈配合的刀具的直径都比较小,接触特性主要取决于初始基本过盈量;而当主轴转速高于20000 r/min时,应充分考虑到离心力对刀杆与刀具过盈配合的削弱作用.在此基础上进一步给出了热缩加长刀杆与刀具配合的合理过盈量与配合长度的控制方法与流程,对热缩式刀杆的合理设计和选用具有一定的现实指导意义.     

高速加工热装式加长刀杆与刀具配合的力学特性分析

简要介绍了高速加工热装式刀具夹持系统,借助非线性有限元分析技术,对高速旋转状态下热装式加长刀杆与刀具配合的压力、变形与接触应力等力学特性进行了分析,结果表明在高转速下,刀杆与刀具配合的力学特性及夹持状态是初始过盈量与因转速而产生的离心力的共同作用的结果,但因热装式加长刀杆与刀具配合的小直径特性,配合特性与夹持状态主要取决于初始过盈量,可视为非线性接触问题来求解.在此基础上进一步给出了热装式加长刀杆与刀具配合的合理过盈量的控制方法与流程,对热装式刀杆的合理设计和选用具有一定的现实指导意义.     

切削热对热缩加长刀杆与刀具配合的承载能力的影响分析

建立热缩加长刀杆与刀具配合的有限元模型,对稳定干切削状态下热缩式加长刀杆与刀具配合的温度、接触压力等热力学特性进行了分析。结果表明在高速切削状态下,热缩刀杆与刀具配合的承载能力是初始过盈量、高转速而产生的离心力以及因切削热而形成的瞬态温度场共同作用的结果。通过分析可知,承载能力主要取决于刀杆与刀具的初始过盈量和瞬态温度。随着切削时间的增长,刀杆与刀具的温度不断升高(由于对流与辐射散热,最后趋于稳定),热缩加长刀杆与刀具配合的接触压力减小,承载能力降低,所能传递的转矩被削弱。对热缩式刀杆的合理设计、选择和应用具有一定的理论和现实指导意义。     

热缩刀杆装夹温度的影响因素

为得到热缩刀杆与刀具配合公差与其最小装夹温度之间的精确关系,对影响刀杆接触面最小热位移差值的感应加热长度、热缩刀杆壁厚、锥角、配合长度、内径等因素进行了研究。采用ANSYS参数化设计语言,构建具有过盈特征的刀杆与刀具配合的参数化有限元模型,通过试验验证了模型的可靠性。通过获取热缩刀杆接触面的位移分布,结合刀杆与刀具接触状态的表征方法对接触面上最小热位移差值进行了计算。计算结果表明,配合面最小热位移差值随着热缩刀杆壁厚、配合长度、锥角的增加而减小,随着内径的增大而增大,且适当增大感应加热长度也有利于刀具的装夹。最终建立了配合公差所对应的过盈量?与最小装夹温度T之间的计算关系式,对刀具在热缩刀杆中的装夹及刀杆的结构设计提供理论指导。     

液压膨胀夹头的径向刚度分析

液压膨胀式夹头刀柄是一种采用液压膨胀原理夹持刀具的超高精度刀具夹头,夹头的径向夹持刚度对加工零件的表面质量以及夹头刀具的整体震动都有着非常重要的影响。为了充分发挥液压膨胀夹头刀柄在高速加工中的应用潜能和效用,利用有限元分析法对静压膨胀夹头的径向夹持刚度影响因素进行了分析。分析了夹头-刀具的配合间隙、油腔凸起长度、油压以及转速对夹头径向夹持刚度的影响,研究结果对于夹头的生产制造和合理控制加工质量提供有效的依据和参考。     

不同壁厚热缩刀柄夹持力的研究

基于对热缩刀柄一刀具配合夹持状态的理论研究,利用有限元软件ANSYS对两种不同壁厚HSK热缩刀柄一刀具配合在不同转速、相同初始过盈量下的夹持力进行仿真对比分析.对比分析表明:随着主轴转速的增加,热缩刀柄一刀具配合的接触压力总体下降,但最大接触压力有升高趋势;离心力对3°薄壁刀柄夹持力的削弱作用并不明显,离心力与初始过盈...     

HSK热装式刀具设计的数值计算和分析

利用有限元分析软件NX Nastran中的面接触功能,对高速精密热装式刀具在不同的配合过盈量、不同的刀杆壁厚、不同的配合长度和不同的工作转速等条件下进行了接触变形位移和接触有效应力的计算,其计算和分析结果为HSK热装式刀具配合尺寸公差的选取和结构的优化设计提供了理论指导。     

刀杆外径对热缩刀杆与刀具配合的力学特性影响分析

为探究刀杆外径对热缩刀杆与刀具配合的力学特性的影响,对热缩刀杆与刀具配合模型进行理论研究,利用有限元软件ANSYS对静态、径向力作用下及感应加热情况下的不同刀杆外径的热缩刀杆与刀具配合等效应力、接触压力、热变形及热应力等力学特性进行对比分析。结果表明,随着刀杆外径的增大,热缩刀杆与刀具配合的总的接触压力、最大等效应力及热应力增大,配合面的最小热位移差值减小。在径向力的作用下,热缩刀杆上的接触应力不再均匀,最大接触应力明显增大,刀具也因径向力的作用而产生变形。在此基础上进一步给出了热缩刀杆外径的控制方法与流程,对热缩刀杆的合理设计和选用具有一定的现实指导意义。     

偏载工况下深沟球轴承力学性能和疲劳寿命分析

考虑偏载和过盈量建立深沟球轴承力学分析模型和有限元模型,以6012深沟球轴承为研究对象,通过2种模型计算的球与内圈的接触载荷和轴承径向位移对比,验证了有限元模型的正确性,并分析了径向载荷、偏载角和过盈量对球与内圈的接触载荷和接触应力、轴承径向刚度和疲劳寿命的影响,结果表明：随径向载荷增大,球与内圈的接触载荷、接触应力和轴承径向刚度均增大,轴承疲劳寿命减小;随偏载角增大,球与内圈的接触载荷变化较小,0°方位角附近的球与内圈接触应力明显增大,其余位置增大缓慢,轴承径向刚度减小,轴承疲劳寿命先增大后减小;随过盈量增大,0°方位角附近的球与内圈的接触载荷和接触应力减小,其余位置增大,轴承径向刚度先减小后增大,轴承疲劳寿命增大。     

离心力对高速主轴轴承内环过盈配合特性的影响

利用弹性力学,推出了高速离心力作用下厚壁主轴与薄壁轴承内环的变形量及其配合初始过盈量的理论计算公式,给出了主轴转速与过盈量的定量关系;借助接触非线性有限元建立了高速旋转主轴与轴承内圈过盈配合的三维有限元模型,模拟仿真了离心力对过盈配合面间接触应力、过盈量的影响。     

Radial grip rigidity of the matching of lengthened shrink-fit holder and cutter in high-speed milling

Though the lengthened shrink-fit holder (LSFH) is widely applied in high speed milling of the parts characterized by deep cavities at present,its design and selection mainly depends on the experience and lacks a correct theoretical guidance.In this paper,attention is focus on the radial grip rigidity of the matching of LSFH and cutter in high speed milling.Based on the experiment modal analysis (EMA) technique,an accurate finite element model of the matching of LSFH and cutter is established firstly.Subsequently,the influence of different interference,grip length and spindle speed on the grip rigidity of LSFH are analyzed.The analysis results show that there is a reasonable interference and grip length between the LSFH and cutter so that to have a steepless grip and have a good radial grip rigidity and at the same time to avoid the strength of LSFH to exceed it’s yield limit which will reduce the precision and service life of LSFH,besides when spindle speed reach a extension the weakening influence of the centrifugal force on the radial grip rigidity of the matching of LSFH and cutter should been taken into account.Finally,the finite element analysis results are verified based on the construction of measurement method of the grip rigidity and the results fit very well.The studies provide a theoretical basis for the design,selection and the serialization and standardization of the matching of LSFH and cutter.     

高速加工热缩加长刀杆与刀具配合铣削力预测

根据热缩加长刀杆与刀具配合精加工与半精加工的特点,利用反向传播神经网络(BPNN)建立高速加工热缩加长刀杆与刀具配合的铣削力模型。模型除了考虑6个主要影响铣削力的加工条件外,还将时间参量引入输入向量,实现了三向铣削力的瞬态预测。通过大量的加工实验获得网络所需的训练和检验样本,并通过编制Matlab程序实现了网络性能评价和网络参数优化。检验结果表明,铣削力预测结果与实际测量结果之间具有很好的一致性,三向分力的平均预测误差均小于0.18,在预测效率和精度上均优于通常所用的解析模型,并具有很好的扩展性能。     

某盲插连接器高密度安装板的设计与优化

盲插技术在雷达设计中的应用越来越广泛。在安装板的设计过程中,轴向和径向配合尺寸是盲插连接器可靠连接的关键。某安装板上固定有两型盲插连接器,连接器安装密度大,数量多,因而安装板受力大,易变形。文中根据安装板的结构形式特点,在分析影响插拔可靠性因素的基础上,介绍了精度控制方法;通过建立安装板的有限元模型,对安装板进行了静载荷分析,其仿真结果与实物试验结果基本一致;针对安装板刚度差、变形大的问题,运用有限元法进行进一步优化,按分析结果选取最优的解决方案,满足了工程应用要求。这为相似构件提供了一个有效的值得借鉴的设计与优化方法。     

DYNAMICS ANALYSIS OF SPECIAL STRUCTURE OF MILLING-HEAD MACHINE TOOL

The milling-head machine tool is a sophisticated and high-quality machine tool of which the spindle system is made up of special multi-element structure. Two special mechanical configurations make the cutting performance of the machine tool decline. One is the milling head spindle supported on two sets of complex bearings. The mechanical dynamic rigidity of milling head structure is researched on designed digital prototype with finite element analysis（FEA） and modal synthesis analysis （ MSA ） for identifying the weak structures. The other is the ram structure hanging on milling head. The structure is researched to get dynamic performance on cutting at different ram extending positions. The analysis results on spindle and ram are used to improve the mechanical configurations and structure in design. The machine tool is built up with modified structure and gets better dynamic rigidity than it was before.     

铣削加工测力刀柄参数优化设计研究

为适应高精密加工对切削力的监测需求,文中面向铣削加工设计了一种无线测力刀柄,使用压电薄膜和弹性检测梁采集力信号。为提高检测信号的灵敏度,基于COMSOL Multiphysics软件使用Nelder-Mead算法对刀柄的结构参数进行优化设计,并通过有限元仿真对优化结构进行刀柄结构刚度校核和动态特性分析,最后进行铣削对比实验,验证设计方案的可行性。结果表明,文中设计和优化的测力刀柄具有良好的灵敏度,刀柄的动静态特性满足使用需求,是一种有效的切削力监测方案。     

基于结合面的龙门五面加工中心虚拟建模及静刚度研究

静刚度是机床性能的重要指标,有必要在设计阶段对其进行预估。针对正在设计中的Linear MC6000型龙门五面加工中心机床,在CAD软件UGNX2.0环境中建立了其各部件及整机的三维实体模型。在有限元分析软件ABAQUS6.51环境中,用弹簧单元来模拟滑块与直线导轨的接触刚度,建立了机床的有限元模型,并对其静刚度进行了分析。     

基于实验分析的机床结构有限元建模及其应用研究

针对一台数控弧齿锥齿轮铣齿机,进行机床整机的有限元动态和静态分析,测量机床静刚度,进行模态实验测试及分析.结合有限元模态分析结果,依据重要的实验模态和机床静刚度修正导轨结合部有限元模型参数.对机床整机结构进行改进,通过有限元分析计算,改进后整机结构动、静刚度明显提高.为确定机床导轨结合部模型参数提供一种研究思路与方法.     

楔横轧机刚度边界元有限元耦合新算法

针对楔横轧机工作机座和辊系结构复杂特点,开发了楔横轧机整体刚度的三维弹性多物体接触边界元有限元耦合新算法,更新已有材料力学、弹性力学及有限元法计算刚度的变形分离计算理论以及传统计算轧机刚度不包括辊系的做法,具有综合性强,接触型计算模型假设少,计算速度快和计算精度高等优点。     

金刚石空心磨头结构仿真及试验验证

主要采用有限元软件对金刚石空心磨头磨削工程陶瓷过程中金刚石空心磨头的结构破坏分析,对刀具强度和刚度影响较为显著的壁厚和外径进行仿真,结果表明随着刀具壁厚的增加,刀具整体受到的等效应力明显减小,刀具外径增大的同时磨削力增大,材料去除率增大且刀具较易破坏,最终找出磨削工程陶瓷合理的刀具结构参数。最后利用金刚石空心磨头对工程陶瓷进行加工,金刚石空心磨头未发生破坏。