本文關(guān)鍵詞：微型移動(dòng)龍門數(shù)控銑床本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

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【摘要】：對(duì)于中小型零件的加工制造,采用微小型機(jī)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(jī)床的研發(fā)受到了廣泛的關(guān)注。本文以微型移動(dòng)龍門式數(shù)控銑床為研究對(duì)象,對(duì)該銑床本體結(jié)構(gòu)做了初步方案設(shè)計(jì),利用有限元方法對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)靜態(tài)特性分析,并對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化;根據(jù)有限元分析和優(yōu)化結(jié)果設(shè)計(jì)加工出該微型銑床樣機(jī)并對(duì)其進(jìn)行了精度檢測(cè),驗(yàn)證了該微型銑床樣機(jī)的實(shí)際加工精度。本文根據(jù)微型銑床典型加工工況,對(duì)微型移動(dòng)龍門式銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和基礎(chǔ)件進(jìn)行了初步方案設(shè)計(jì),并利用三維軟件對(duì)該微型銑床本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維建模。整機(jī)外形尺寸為900mm×700mm×650mm,工作行程為400mm×500mm×150mm,樣機(jī)加工精度為0.02mm。選擇其中一個(gè)典型工況,對(duì)該銑床進(jìn)行了靜力學(xué)分析,研究了在四個(gè)不同加工位置刀位點(diǎn)和工作臺(tái)中心的應(yīng)力位移情況,并分析了整機(jī)靜剛度;采用彈簧阻尼單元建立了銑床導(dǎo)軌滑塊結(jié)合部有限元模型,對(duì)整機(jī)三維模型進(jìn)行了一定簡(jiǎn)化處理,建立了整機(jī)有限元?jiǎng)恿W(xué)分析模型;對(duì)整機(jī)進(jìn)行了模態(tài)分析,得出了機(jī)床前十階固有頻率和主振型;通過諧響應(yīng)分析,得到了刀位點(diǎn)和工作臺(tái)中心在典型工況的切削力激勵(lì)下的響應(yīng)曲線。通過對(duì)整機(jī)的靜動(dòng)態(tài)特性分析,找出了機(jī)床設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)有限元分析結(jié)果,基于拓?fù)鋬?yōu)化的原理,以最小應(yīng)變能為目標(biāo)函數(shù),立柱質(zhì)量為約束條件,對(duì)微型銑床立柱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì);采用正交試驗(yàn)與有限元分析相結(jié)合的方法,以工作臺(tái)自重下最大位移為優(yōu)化目標(biāo),T形槽大小、槽間距、工作臺(tái)厚度和工作臺(tái)支撐面積為設(shè)計(jì)變量,對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),選出了最優(yōu)結(jié)果;對(duì)優(yōu)化后整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析,結(jié)果表明優(yōu)化后整機(jī)動(dòng)靜態(tài)性能有了明顯提高。根據(jù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化結(jié)果,加工出了該微型移動(dòng)龍門式數(shù)控銑床樣機(jī),通過對(duì)微型銑床進(jìn)行幾何精度測(cè)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(duì)該機(jī)床加工的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行了檢測(cè),顯示誤差保持在為0.02mm-0.03mm,基本達(dá)到了該機(jī)床設(shè)計(jì)精度要求。
【關(guān)鍵詞】：移動(dòng)龍門式銑床 靜動(dòng)態(tài)分析 拓?fù)鋬?yōu)化 正交試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(jī)床靜動(dòng)態(tài)特性分析11-15
• 1.2.2 機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)15-16
• 1.3 研究內(nèi)容16-18
• 第二章 微型移動(dòng)龍門銑床本體設(shè)計(jì)方案18-28
• 2.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法18
• 2.2 機(jī)床本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程18-21
• 2.2.1 機(jī)床工藝方案分析18-19
• 2.2.2 機(jī)床技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)19-20
• 2.2.3 機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)20-21
• 2.3 微型移動(dòng)龍門式銑床本體結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)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(shù)參數(shù)確定21-22
• 2.3.3 微型銑床本體結(jié)構(gòu)初步方案設(shè)計(jì)22-26
• 2.4 微型銑床整機(jī)三維建模26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第三章 微型移動(dòng)龍門銑床本體結(jié)構(gòu)整機(jī)動(dòng)靜態(tài)特性分析28-45
• 3.1 有限元分析理論28-32
• 3.1.1 機(jī)床靜力學(xué)分析原理28-29
• 3.1.2 機(jī)床動(dòng)力學(xué)分析29-31
• 3.1.3 機(jī)床有限元靜動(dòng)態(tài)分析步驟31-32
• 3.2 靜力學(xué)分析32-36
• 3.2.1 有限元建模32-33
• 3.2.2 仿真結(jié)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(jié)果分析40-42
• 3.4 諧響應(yīng)分析42-44
• 3.4.1 諧響應(yīng)參數(shù)求解42
• 3.4.2 諧響應(yīng)求解結(jié)果分析42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 微型移動(dòng)龍門式銑床關(guān)鍵部件優(yōu)化設(shè)計(jì)45-64
• 4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本理論45-49
• 4.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念45-47
• 4.1.2 拓?fù)鋬?yōu)化算法47-48
• 4.1.3 基于正交試驗(yàn)的機(jī)床優(yōu)化設(shè)計(jì)48-49
• 4.2 立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)49-53
• 4.2.1 立柱靜力學(xué)分析49-50
• 4.2.2 立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化50-53
• 4.3 工作臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)53-59
• 4.3.1 設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)53-54
• 4.3.2 正交試驗(yàn)54-55
• 4.3.3 結(jié)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(jī)有限元分析59-63
• 4.4.1 靜力學(xué)分析59-61
• 4.4.2 模態(tài)分析61
• 4.4.3 諧響應(yīng)分析61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 微型移動(dòng)龍門式銑床樣機(jī)檢測(cè)64-71
• 5.1 微型移動(dòng)龍門銑床樣機(jī)簡(jiǎn)介64-65
• 5.2 精度檢測(cè)65-70
• 5.2.1 幾何精度檢測(cè)65-67
• 5.2.2 工作精度檢測(cè)67-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況77

【參考文獻(xiàn)】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號(hào)：1024799