本文關(guān)鍵詞：短電弧數(shù)控銑床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)特性分析

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【摘要】：短電弧加工技術(shù)作為一種以強(qiáng)電放電為主要特征的新型特種加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種超強(qiáng)、超硬等超難加工導(dǎo)電材料加工過程中。它憑借著高效的加工效率、低能耗、污染小等優(yōu)點(diǎn)倍受企業(yè)青睞。起初,短電弧加工技術(shù)的應(yīng)用僅局限于車削方式。而短電弧銑削機(jī)床的研發(fā)卻大大豐富了其所在應(yīng)用領(lǐng)域的工藝范圍,但是其加工中存在的精度問題一直困擾著研發(fā)人員。本文通過對短電弧加工技術(shù)機(jī)理的研究及不同影響因素下短電弧加工工件表面質(zhì)量的分析,得出了各因素對成型工件表面質(zhì)量的影響規(guī)律。其中放電間隙的穩(wěn)定性對其影響程度頗大,對此我們需要改進(jìn)短電弧數(shù)控銑床主軸機(jī)構(gòu),分析其動(dòng)態(tài)特性并提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案。下面是本論文主要的工作內(nèi)容:本文通過對現(xiàn)有的短電弧數(shù)控銑床進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其主軸徑向擺動(dòng)過大,導(dǎo)致放電間隙不穩(wěn)定。因此,對主軸機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),采用雙支點(diǎn)結(jié)構(gòu)對主軸進(jìn)行支撐,并對其支撐跨度進(jìn)行理論計(jì)算;選用中空內(nèi)供液的結(jié)構(gòu)能夠避免心部過熱,并減少電極底部的二次放電對工件表面質(zhì)量的影響;通過UG軟件進(jìn)行數(shù)字化建模以便后期對其進(jìn)優(yōu)化分析。通過對改進(jìn)后的主軸系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)分析,其中包括模型簡化,網(wǎng)格劃分等,最終得到主軸的靜態(tài)剛度。對影響剛度的主要原因進(jìn)行分析,獲得剛度最大的參數(shù)。在得到主軸靜態(tài)剛度后,對主軸及其部件進(jìn)行模態(tài)分析,得到各階固有頻率;通過對各階固有頻率進(jìn)行分析對比,進(jìn)行整體模態(tài)特性匹配,確認(rèn)改進(jìn)方案的合理性。最后考慮實(shí)際加工過程中的情況對主軸進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析,發(fā)現(xiàn)此時(shí)的固有頻率與機(jī)床固有頻率相差甚遠(yuǎn),符合設(shè)計(jì)要求。最后為提高材料在達(dá)到性能最優(yōu)時(shí)的利用率,對主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),旨在減少主軸質(zhì)量,提高主軸靜態(tài)剛性、固有頻率。本文以主軸跨度和前懸伸量為變量進(jìn)而求得最優(yōu)解。優(yōu)化后的主軸在質(zhì)量和性能上得到了極大的改善。
【關(guān)鍵詞】：短電弧加工技術(shù) 靜態(tài)分析 模態(tài)分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 主軸跨度
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG547
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 課題研究的背景及意義8-11
• 1.1.1 短電弧銑削技術(shù)的簡介及應(yīng)用8-10
• 1.1.2 課題研究的目的、意義及來源10-11
• 1.2 機(jī)床主軸的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-15
• 第二章 短電弧數(shù)控銑床主軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)15-29
• 2.1 目前主軸系統(tǒng)的組成及亟待解決的問題15-16
• 2.1.1 目前主軸系統(tǒng)的組成15-16
• 2.1.2 目前主軸系統(tǒng)亟待解決的問題16
• 2.2 主軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)16-26
• 2.2.1 主軸系統(tǒng)方案改進(jìn)16-17
• 2.2.2 主軸主要尺寸的確定17-24
• 2.2.3 軸承密封的選擇24-26
• 2.2.4 內(nèi)置切削液的選用26
• 2.3 上電機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 短電弧數(shù)控銑床主軸靜態(tài)特性有限元分析29-38
• 3.1 短電弧銑床主軸靜態(tài)性能分析的必要性29-30
• 3.2 有限元法簡介30-32
• 3.2.1 有限元法理論概述30
• 3.2.2 有限元法分析步驟30-31
• 3.2.3 網(wǎng)格的劃分31-32
• 3.3 主軸靜態(tài)有限元分析32-37
• 3.3.1 線性靜態(tài)分析理論基礎(chǔ)32-33
• 3.3.2 有限元模型建立及簡化33-35
• 3.3.3 主軸靜載荷計(jì)算35-36
• 3.3.4 邊界條件確定加載及求解36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 短電弧數(shù)控銑床主軸模態(tài)分析38-53
• 4.1 模態(tài)分析概述38-40
• 4.1.1 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)38-39
• 4.1.2 ANSYS Workbench模態(tài)分析流程39-40
• 4.2 改進(jìn)主軸系統(tǒng)的組成40-41
• 4.2.1 主軸系統(tǒng)基本組成40
• 4.2.2 主軸部件的材料定義40-41
• 4.3 主軸及其部件的模態(tài)分析41-47
• 4.3.1 主軸的模態(tài)分析41-43
• 4.3.2 殼體的模態(tài)分析43-45
• 4.3.3 連接板的模態(tài)分析45-47
• 4.4 主軸系統(tǒng)模態(tài)分析及評價(jià)47-49
• 4.4.1 主軸系統(tǒng)模態(tài)分析47-48
• 4.4.2 固有頻率評價(jià)48-49
• 4.5 主軸預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析49-52
• 4.5.1 預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析基礎(chǔ)49-50
• 4.5.2 主軸預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析50-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第五章 短電弧數(shù)控銑床主軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)53-59
• 5.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念53
• 5.2 Design Explorer優(yōu)化設(shè)計(jì)流程53-54
• 5.3 主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)54-57
• 5.3.1 主軸有限元參數(shù)模型的建立及目標(biāo)函數(shù)的確定54-55
• 5.3.2 主軸優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體步驟55-57
• 5.4 主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后一階固有頻率對比57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 總結(jié)59-60
• 6.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 致謝64-66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：1097266