超精密车削中心整机热-结构耦合分析

高速高精度车削中心在加工过程中,在多种热源的作用下其结构会产生一定的热变形,影响工件与刀具问的相对位置,造成加工误差.分析出车削中心整机的温度分布特点及其热变形,采取有效的措施,对于减小热变形、提高加工精度意义重大.文章在对车削中心整机热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析方法,建立了车削中心的有限元热分析模型,并进行了温度场及热.结构耦合分析计算,为分析热变形对机床精度的影响及热补偿的进行提供了依据.     

基于ANSYS的高速精密冲床热-结构耦合分析

基于高速精密冲床的热态特性,对高速精密冲床进行了热源分析与传热机制分析,计算了冲床的热分析的初始条件及边界条件,利用SolidWorks软件建立冲床整机的有限元模型,运用ANSYS软件对冲床进行热-结构耦合分析,求解出该高速冲床处于稳态环境下的整机的温度场和变形场,分析出冲床的加工误差.对比红外热像仪测得的实际冲床温度值,验证了温度场仿真分析结果的可靠性,为冲床的结构优化设计和热平衡设计提供理论依据.     

基于ANSYS的高速精密冲床热-结构耦合分析（英文）

基于高速精密冲床的热态特性,对高速精密冲床进行了热源分析与传热机制分析,计算了冲床的热分析的初始条件及边界条件,利用Solid Works软件建立冲床整机的有限元模型,运用ANSYS软件对冲床进行热─结构耦合分析,求解出该高速冲床处于稳态环境下的整机的温度场和变形场,分析出冲床的加工误差。对比红外热像仪测得的实际冲床温度值,验证了温度场仿真分析结果的可靠性,为冲床的结构优化设计和热平衡设计提供理论依据。     

基于接触热阻的机床热特性研究

考虑机床结合面接触热阻利用有限单元法对机床整机热特性进行了深入研究。以立式加工中心整机为研究对象,建立了机床热边界条件,并对机床整机模型在有、无接触热阻两种情况下的温度场分析结果进行比较,论证了接触热阻对整机温度场分布的重要性。基于机床工作空间的形成,选定了机床整机典型位置工况,利用典型位置工况下的整机温度场分析结果,并通过热结构耦合分析方法对整机进行热变形分析。引用国家机床几何精度检验标准中的线性偏差与角度偏差评价机床整机热变形规律,结果表明机床沿Z坐标方向的热变形较大,故需对该向零部件结构或参数予以着重优化改进。     

五坐标龙门加工中心主轴系统热特性的数值分析

根据A、C双摆头五坐标龙门加工中心的工作特点,基于热弹性力学和有限元理论,建立热力耦合变形的有限元方程.用该方程对主轴系统热特性进行数值分析,在确定内部热源、传热途径和边界条件的基础上,计算得到稳态时的主轴系统的温度场分布和热变形值,并对结果进行评价,为A、C双摆头主轴系统的设计提供技术支持.     

龙门加工中心丝杠组件热态性能与温度场实验研究

龙门加工中心丝杠热变形是影响机床加工精度的重要因素。为减小丝杠热变形对机床加工精度的影响,以丝杠的实际工况为基础,建立了丝杠温度场及热-结构耦合分析模型,运用有限元分析法获得了丝杠表面的温度场分布及丝杠重力和进给方向的热变形规律。运用M7500红外摄像仪进行了丝杠温度场实验,验证了一定时间段内温度场分析的准确性,并结合实验对仿真参数进行修正,提高了温度场仿真分析的准确性,为丝杠进给过程中控制系统的热误差补偿和整机润滑散热系统的结构改进提供了理论依据。     

塑料板材热成形过程三维温度场的有限元分析

塑料板材热成形过程中,温度通过影响流体粘度和流动行为指数对塑料板材的变形行为有着较大的影响。结合变形计算的刚粘塑性有限元公式、粘度计算的阿雷尼厄斯（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）方程和威廉斯（Ｗｉｌｉａｍｓ）方程以及温度场计算的加权余量Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元公式,开发了对塑料板材热成形过程的变形和温度场进行数值模拟的三维有限元软件。求解塑料板材热成形过程三维温度场时,采用六面体单元,对热传导的动态边界条件、变形功转化的热即热力耦合以及潜热进行了处理。采用解析法和开发的三维有限元程序分别对热塑料件的热传导进行计算,证实开发的软件是正确的。本文对ＨＤＰＥ半球形塑料件热成形过程的变形和温度场进行了有限元模拟。模拟结果表明成形件的温度场分布直接受厚度分布影响,为采用简便的温度测量获取制件的壁厚分布数据提供了理论基础。     

基于有限元法的数控龙门铣床滑枕部件的热特性研究

滑枕是数控龙门铣床的关键功能零部件,现有滑枕部件的热变形过大影响了机床的加工精度。采用热弹性力学理论和有限元方法,对滑枕部件进行热特性分析,建立滑枕部件的热力耦合变形的有限元方程。针对实际加工中存在的问题,建立了滑枕有限元模型,确定了滑枕的内部热源、传热方式和边界条件;通过ANSYS Workbench软件对滑枕进行热态性能分析和热力耦合分析,并计算得到稳态时滑枕的温度场分布和热变形大小,为数控龙门铣床的滑枕改进设计提供依据。     

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。     

车削中心主轴系统热特性有限元分析的研究

以精密车削中心主轴系统为研究对象,将有限元技术应用于其主轴系统的热特性研究,在机床热分析理论基础上,计算了液体动静压轴承内外壁的温度和主轴箱体的温度,建立并分析了主轴系统的稳态温度场和主轴的变形情况,为系统热补偿提供了理论依据.     

Analysis of the machining accuracy when dry turning via experiments and finite element simulations

Workpiece and tool are subjected to severe mechanical and thermal loads when turning. These loads cause thermal expansions and mechanically induced deflections of the tool and the workpiece. Such deformations induce deviations from the nominal workpiece geometry. In order to decrease these deviations, the cutting condition needs to be optimized prior to actual machining. In this paper, the accuracy of machining when dry turning aluminum is analyzed via experiments and finite element simulations. For this purpose, seven characteristic values were used: the forces, the deflection of the workpiece, the quantity of heat in the workpiece, the temperature distribution in the workpiece, the temperature of the tool, the temperature of the tool holder, and the actual dimension of the workpiece after turning. These experimentally determined results serve in addition as boundary conditions for a 3D finite element model of the workpiece, which calculates the deformations of the workpiece. The continuous removal of material affecting the temperature distribution in the workpiece is considered. The actual dimensions of the workpiece after turning revealed a remarkable influence of the cutting condition used on the accuracy of machining. Differences of up to 116 μm regarding the deviation from the nominal workpiece diameter of 30 mm were observed. The analysis of the machining accuracy reveals that particularly the use of both high cutting speeds and feeds enhances the accuracy of machining when dry turning aluminum.     

加工中心滚珠丝杠对流换热系数的研究

采用热成像仪对VMC立式加工中心滚珠丝杠进给系统温度场进行测量,对丝杠温度数据进行指数函数拟合,根据能量守恒原理进行建模分析计算,获得滚珠丝杠的热边界条件;利用有限元分析软件Workbench对加工中心滚珠丝杠的温度变化规律进行分析,结果与实验数据进行对比,验证滚珠丝杠对流换热系数计算模型的正确性;并修正利用传统经验公式计算得到的对流换热系数,为立式加工中心的热分析提供参考。     

HDBS-63高速立式加工中心主轴系统热分析

分析了主轴系统在机床中的重要性及机床误差的主要来源.设计一种立式加工中心的主轴系统,建立主轴系统三维实体模型,经简化导入有限元分析软件,利用有限元法对主轴系统进行热分析及"热--结构"耦合分析.通过不同工况的仿真结果分析,得到主轴系统的温度场分布状况和热变形状态的变化规律,为主轴系统设计提供了良好的参考依据.     

卧式加工中心热变形控制与热误差补偿技术研究

从减少发热、控制温升、热误差补偿3个层次对卧式加工中心产品的热变形控制与热误差补偿技术进行了研究。第一层次从高精度功能部件的选用和润滑技术两方面研究减少机床的发热;第二层次从主轴温升控制、中空丝杠温升抑制、结构基础件温度控制等方面研究了冷却在控制关键部件的温升和均衡温度场中的作用;第三层次从数据采集、分析、建模等方面研究了热误差补偿技术。提出的各个层次控制热变形及热误差的具体技术和措施在实际产品中获得了应用,取得了优良的应用效果。     

基于有限元分析的机床导轨热变形研究

高速高精度机床切削加工过程中,在多种热源的作用下导轨会产生热变形,影响工件与刀具间的相对位置,造成加工误差。找出导轨热位移较大的点,并分析其对加工精度的影响,对于减小加工误差提高加工精度至关重要。文章在对导轨热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析方法,建立了一类机床导轨的有限元热变形分析模型,并进行了热变形分析计算,为分析导轨的热变形对加工精度的影响提供了依据,并为机床综合热误差补偿提供参考。     

基于热-结构耦合模型的高速电主轴温升特性分析与实验研究

为解决热变形对主轴寿命及加工精度的影响,对高速电主轴的温升特性进行研究。首先建立了电主轴的热 结构耦合模型,然后利用ANSYS软件进行热态模拟,分析稳态温度场的分布以及电主轴的热变形情况,最后探讨了主轴转速与切削力的变化对电主轴温度的影响。研究结果表明：所用方法可有效模拟电主轴工作过程中温度场分布以及热变形,仿真与实验结果基本一致,为电主轴温度控制提供参考。     

加工中心主轴系统的热变形分析与有限元计算

以TH6350卧式加工中心为研究对象,构建了一套基于虚拟仪器系统的加工中心主轴系统温度场和热误差测量系统,测出了加工中心主轴系统的温度场和各项热变形.建立了基于I-DEAS的加工中心主轴系统的温度场和热变形有限元模型,得到了主轴系统的温度场和热变形分布及其计算结果,计算结果与实测值得到了较好的吻合,研究结果为加工中心的改进设计、温度控制和误差补偿提供了理论依据.