隨著現(xiàn)代科技不斷進步,機床制造業(yè)不斷沿著高速度、高精密、高自動化的方向發(fā)展,因此提高機床的靜、動、熱態(tài)性能及輕質(zhì)性顯得尤為重要。橫梁是機床結(jié)構(gòu)中極其重要的承載基礎(chǔ)件,其靜、動、熱態(tài)性能和輕質(zhì)性直接影響機床加工質(zhì)量,同時也是具有減重潛力的關(guān)鍵件。而玄武巖纖維樹脂混凝土（Basalt Fiber Polymer Concrete,簡稱BFPC）具有高比強度、高比剛度、高阻尼、線膨脹系數(shù)小、和易性好、熱穩(wěn)定性以及減振性好的特點,因此本文依托國家自然科學(xué)基金項目——“玄武巖纖維樹脂混凝土機床基礎(chǔ)件設(shè)計理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”（51375219）,以某橋式龍門加工中心橫梁為原型提出一種BFPC填充結(jié)構(gòu)橫梁的新構(gòu)型,并對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、優(yōu)化及靜、動、熱態(tài)性能分析,主要研究內(nèi)容如下:（1）選取某型橋式龍門加工中心橫梁作為研究原型,首先簡介橋式龍門加工中心結(jié)構(gòu)及基本技術(shù)參數(shù);其次對原型橫梁進行典型工況下的受力分析;最后對橫梁進行靜態(tài)性能、模態(tài)以及諧響應(yīng)分析,為BFPC填充結(jié)構(gòu)橋式龍門加工中心橫梁的設(shè)計提供依據(jù)。（2）首先根據(jù)等剛度理論和輕質(zhì)性原則設(shè)計BFPC填充結(jié)構(gòu)橫梁。其次以BFPC填充結(jié)構(gòu)橫梁外殼厚度... 

【文章來源】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

樹脂混凝土材料制造的高速加工中心Figure1.1Highspeedmachiningcenterofresinconcretematerial

遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文72原型橫梁選取及性能分析龍門加工中心種類很多，按照移動方式可以分為龍門移動式（又稱橋式）和工作臺移動式。其中橋式龍門加工中心加工范圍較大，主要通過橫梁實現(xiàn)大的縱向位移，因此要求橫梁具有較高的靜剛度、動態(tài)載荷下抗振的能力，及輕質(zhì)性和良好的熱穩(wěn)定性[1,24]，所以提高橫梁的靜、動、熱態(tài)性能及輕質(zhì)性將對改善機床加工精度和工作效率具有重要意義。因此選取橋式龍門加工中心橫梁作為研究原型，本章首先簡介原型加工中心結(jié)構(gòu)及基本技術(shù)參數(shù)；其次對原型橫梁進行典型工況下的受力分析；最后對橫梁進行靜態(tài)、模態(tài)及諧響應(yīng)分析，仿真結(jié)果為下文BFPC填充結(jié)構(gòu)龍門加工中心移動式橫梁的設(shè)計優(yōu)化提供參考。2.1原型龍門加工中心選取2.1.1原型龍門加工中心結(jié)構(gòu)簡介本文選取橋式龍門加工中心作為研究對象，如圖2.1所示。該龍門加工中心的工作臺固定在底座上，橫梁、主軸箱和滑鞍構(gòu)成龍門結(jié)構(gòu)；橋式龍門加工中心組成主要包括橫梁1、y軸進給電動機2、床身3、底座4、固定工作臺5、x軸進給電動機6、主軸箱7、滑鞍8、z軸進給電動機9等。加工中心的主運動是主軸電機帶動刀具做旋轉(zhuǎn)運動，還有x，y，z三個方向上相互垂直的進給運動，x軸進給電動機驅(qū)動橫梁在床身上實現(xiàn)x軸方向進給；y軸進給電動機驅(qū)動安裝在橫梁上的滑鞍進行y軸方向進給；z軸進給電動機驅(qū)動主軸箱在滑鞍上進行z軸方向進給。該加工中心廣泛適用于飛機、輪船、汽車等機械產(chǎn)品以及精密模具加工，可完成銑削、鏜孔、擴孔、鉸、攻絲等多工序。主要技術(shù)參數(shù)如表2.1所示。圖2.1橋式龍門加工中心模型Figure2.1Modelofbridgegantrymachiningcenter

遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文9（b）橫梁三視圖圖2.2原型橫梁結(jié)構(gòu)Figure2.2Structureofprototypebeam2.2受力分析由于機床的種類和應(yīng)用場合不同，因此在受力分析時所考慮載荷也不同。本文選取的龍門加工中心屬于大型精密加工機床，其工作環(huán)境十分復(fù)雜，影響橫梁加工精度的主要因素包括其自身重力、滑枕重力以及加工時的切削力。對橫梁進行受力分析時，將其簡化為簡支梁結(jié)構(gòu)，當滑枕處于橫梁中間位置時橫梁結(jié)構(gòu)處在最差工況下，應(yīng)力與變形最大，因此選取該典型工況進行載荷分析。選取該機床最常用的加工方式（銑削）計算切削力。2.2.1銑削力計算切削力是指加工中心加工零件的過程中刀具對工件的作用力，刀具刀齒受到抗力和摩擦力，影響著銑削力的大小和方向，因此首先計算出主切削力，由于機床、夾具設(shè)計的需要將主切削力分解為沿著工作臺方向的3個分力。如圖2.3所示，F(xiàn)c為主切削力，平行于刀具的切線方向；Fo為軸向抗力，切削力在垂直方向上的分力；FfN為吃刀抗力，縱向進給方向上的分力。Ff為走刀抗力，工件進給方向上的分力。銑削力計算選取端銑中的對稱銑削方式，選取的銑刀為硬質(zhì)合金端面銑刀，所加工的零件材質(zhì)為低碳鋼(Gpa735.0b)，因此主切削力的計算公式[54]為：12.03.1p75.0z1.1e(789.3)81.9aFaKKnZdfFCc(2.1)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]懸吊式模態(tài)試驗系統(tǒng)基頻測試誤差分析[J]. 吳松,郭其威,臧旭,徐騰.  振動與沖擊. 2018(19)
[2]基于拓撲優(yōu)化與多目標優(yōu)化的機床底座結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 趙海鳴,蔣彬彬,李密.  機械設(shè)計與研究. 2018(04)
[3]機床主軸熱設(shè)計研究綜述[J]. 鄧小雷,林歡,王建臣,謝長雄,傅建中.  光學(xué)精密工程. 2018(06)
[4]BFPC填充結(jié)構(gòu)機床立柱設(shè)計及其性能分析[J]. 于英華,高級,王燁,張興元.  機械設(shè)計與研究. 2018(02)
[5]基于正交試驗的機床移動橫梁多目標優(yōu)化設(shè)計[J]. 鞠家全,邱自學(xué),崔德友,任東,商愛坤.  機械強度. 2018(02)
[6]BFPC數(shù)控車床斜床身拓撲優(yōu)化設(shè)計及其性能分析[J]. 于英華,孫苗苗,徐平,吳榮發(fā).  機械科學(xué)與技術(shù). 2018(07)
[7]基于正交試驗、組合賦權(quán)-灰色關(guān)聯(lián)的機床橫梁優(yōu)化設(shè)計[J]. 邱自學(xué),鞠家全,任東,崔德友,劉傳進.  振動與沖擊. 2017(12)
[8]混凝土床身的有限元分析研究[J]. 徐燕.  智能制造. 2017(06)
[9]玄武巖纖維增強樹脂混凝土機床立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計及其性能仿真[J]. 徐平,李永興,于英華,梁宇.  遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(06)
[10]玄武巖纖維樹脂混凝土阻尼特性研究[J]. 徐平,沈佳興,于英華,陳宇,張興元.  非金屬礦. 2017(01)

博士論文
[1]機床用樹脂礦物復(fù)合材料熱膨脹及力學(xué)性能研究[D]. 張義.山東大學(xué) 2017
[2]基于熱力耦合影響的高精機床靜動態(tài)精度性能研究[D]. 鄒海天.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]鋼纖維聚合物混凝土機床基礎(chǔ)件靜動態(tài)力學(xué)性能及損傷機理研究[D]. 徐平.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]2V19重型立式車床工作臺底座結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 楊帆.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]精密數(shù)控磨齒機熱特性建模分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 劉佳蘭.西安理工大學(xué) 2018
[3]零傳動滾齒機熱特性分析與建模仿真[D]. 翟文杰.太原理工大學(xué) 2018
[4]基于變形敏感度分析的機床整機剛度分配與零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 杜雪飛.重慶理工大學(xué) 2017
[5]五軸聯(lián)動龍門加工中心熱變形分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 邵靈芝.東南大學(xué) 2017
[6]平面磨床砂輪主軸—軸承系統(tǒng)熱—結(jié)構(gòu)耦合分析與試驗研究[D]. 龍婷.湘潭大學(xué) 2017
[7]數(shù)控內(nèi)齒強力珩齒機動態(tài)及熱特性研究[D]. 李文浩.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[8]某型號臥式加工中心模態(tài)分析及優(yōu)化設(shè)計[D]. 岳文斌.大連理工大學(xué) 2016
[9]基于Abaqus的車銑復(fù)合機床熱特性分析及實驗研究[D]. 嚴波.華中科技大學(xué) 2016
[10]樹脂礦物復(fù)合材料精密車床床身結(jié)構(gòu)強化及其優(yōu)化設(shè)計[D]. 王文強.山東大學(xué) 2016



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