本文關鍵詞：微型移動龍門數(shù)控銑床本體結構設計與優(yōu)化

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【摘要】：對于中小型零件的加工制造,采用微小型機床,可節(jié)省資源、能源以及制造空間,符合節(jié)能環(huán)保的綠色制造要求,因此,微小型機床的研發(fā)受到了廣泛的關注。本文以微型移動龍門式數(shù)控銑床為研究對象,對該銑床本體結構做了初步方案設計,利用有限元方法對其進行了動靜態(tài)特性分析,并對關鍵部件進行了結構優(yōu)化;根據(jù)有限元分析和優(yōu)化結果設計加工出該微型銑床樣機并對其進行了精度檢測,驗證了該微型銑床樣機的實際加工精度。本文根據(jù)微型銑床典型加工工況,對微型移動龍門式銑床主傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)和基礎件進行了初步方案設計,并利用三維軟件對該微型銑床本體結構進行了三維建模。整機外形尺寸為900mm×700mm×650mm,工作行程為400mm×500mm×150mm,樣機加工精度為0.02mm。選擇其中一個典型工況,對該銑床進行了靜力學分析,研究了在四個不同加工位置刀位點和工作臺中心的應力位移情況,并分析了整機靜剛度;采用彈簧阻尼單元建立了銑床導軌滑塊結合部有限元模型,對整機三維模型進行了一定簡化處理,建立了整機有限元動力學分析模型;對整機進行了模態(tài)分析,得出了機床前十階固有頻率和主振型;通過諧響應分析,得到了刀位點和工作臺中心在典型工況的切削力激勵下的響應曲線。通過對整機的靜動態(tài)特性分析,找出了機床設計的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)有限元分析結果,基于拓撲優(yōu)化的原理,以最小應變能為目標函數(shù),立柱質量為約束條件,對微型銑床立柱進行了優(yōu)化設計;采用正交試驗與有限元分析相結合的方法,以工作臺自重下最大位移為優(yōu)化目標,T形槽大小、槽間距、工作臺厚度和工作臺支撐面積為設計變量,對工作臺進行了優(yōu)化設計,選出了最優(yōu)結果;對優(yōu)化后整機結構進行了有限元分析,結果表明優(yōu)化后整機動靜態(tài)性能有了明顯提高。根據(jù)設計及優(yōu)化結果,加工出了該微型移動龍門式數(shù)控銑床樣機,通過對微型銑床進行幾何精度測試和調(diào)節(jié),保證了各軸直線度和每兩軸垂直度偏差小于0.002mm/M;對該機床加工的標準試件進行了檢測,顯示誤差保持在為0.02mm-0.03mm,基本達到了該機床設計精度要求。
【關鍵詞】：移動龍門式銑床 靜動態(tài)分析 拓撲優(yōu)化 正交試驗
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG547
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景和意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 機床靜動態(tài)特性分析11-15
• 1.2.2 機床結構優(yōu)化設計15-16
• 1.3 研究內(nèi)容16-18
• 第二章 微型移動龍門銑床本體設計方案18-28
• 2.1 機床結構設計方法18
• 2.2 機床本體結構設計流程18-21
• 2.2.1 機床工藝方案分析18-19
• 2.2.2 機床技術參數(shù)設計19-20
• 2.2.3 機床總體布局設計20-21
• 2.3 微型移動龍門式銑床本體結構初步設計方案21-26
• 2.3.1 微型銑床加工工藝方案21
• 2.3.2 微型銑床技術參數(shù)確定21-22
• 2.3.3 微型銑床本體結構初步方案設計22-26
• 2.4 微型銑床整機三維建模26
• 2.5 本章小結26-28
• 第三章 微型移動龍門銑床本體結構整機動靜態(tài)特性分析28-45
• 3.1 有限元分析理論28-32
• 3.1.1 機床靜力學分析原理28-29
• 3.1.2 機床動力學分析29-31
• 3.1.3 機床有限元靜動態(tài)分析步驟31-32
• 3.2 靜力學分析32-36
• 3.2.1 有限元建模32-33
• 3.2.2 仿真結果分析33-36
• 3.3 模態(tài)分析36-42
• 3.3.1 有限元建模36-40
• 3.3.3 結果分析40-42
• 3.4 諧響應分析42-44
• 3.4.1 諧響應參數(shù)求解42
• 3.4.2 諧響應求解結果分析42-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第四章 微型移動龍門式銑床關鍵部件優(yōu)化設計45-64
• 4.1 機械結構優(yōu)化的基本理論45-49
• 4.1.1 優(yōu)化設計的基本概念45-47
• 4.1.2 拓撲優(yōu)化算法47-48
• 4.1.3 基于正交試驗的機床優(yōu)化設計48-49
• 4.2 立柱結構優(yōu)化設計49-53
• 4.2.1 立柱靜力學分析49-50
• 4.2.2 立柱結構優(yōu)化50-53
• 4.3 工作臺優(yōu)化設計53-59
• 4.3.1 設計變量和目標函數(shù)53-54
• 4.3.2 正交試驗54-55
• 4.3.3 結果分析55-58
• 4.3.4 確定最優(yōu)組合58-59
• 4.4 優(yōu)化后整機有限元分析59-63
• 4.4.1 靜力學分析59-61
• 4.4.2 模態(tài)分析61
• 4.4.3 諧響應分析61-63
• 4.5 本章小結63-64
• 第五章 微型移動龍門式銑床樣機檢測64-71
• 5.1 微型移動龍門銑床樣機簡介64-65
• 5.2 精度檢測65-70
• 5.2.1 幾何精度檢測65-67
• 5.2.2 工作精度檢測67-70
• 5.3 本章小結70-71
• 結論71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 王學林,徐岷,胡于進;機床模態(tài)特性的有限元分析[J];機床與液壓;2005年02期

2 胡世軍;高長松;付榮凱;郭超;;CW6185車床副主軸箱結構優(yōu)化[J];機械設計與制造;2011年06期

3 孟慶杰;劉以倩;施慶永;樊兆鶴;馮英達;;微小車床結構設計及動態(tài)特性分析[J];機械設計;2012年09期

4 黃凱;聶強;畢慶貞;朱利民;;立式微銑床龍門結構的對比與優(yōu)化設計[J];機械設計與制造;2014年06期

5 應鴻烈;;基于ANSYS的平面磨床床身結構的有限元分析[J];機械工程與自動化;2010年02期

6 O@國寧;余躍慶;楊建新;;多軸聯(lián)動龍門式加工中心主體結構有限元分析[J];組合機床與自動化加工技術;2009年09期

7 翁德凱;程寓;李奎;夏玲玲;郭成龍;;基于結合面參數(shù)的機床整機有限元建模與分析[J];組合機床與自動化加工技術;2012年03期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 毛建中;SL1126機體零件的結構優(yōu)化與工藝設計[D];湖南大學;2002年

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本文編號：1024799