本文關(guān)鍵詞：UT5數(shù)控平旋盤的設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析

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【摘要】：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,制造技術(shù)的進(jìn)步以及現(xiàn)實(shí)需求的變化,促使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床向著高速、高效、高精度、高可靠性和工藝復(fù)合化的方向發(fā)展。隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,只在X,Y,Z軸三軸聯(lián)動的普通機(jī)床上加工已不能滿足消費(fèi)者的需要,還需要B軸,U軸等多軸聯(lián)動的復(fù)合加工。數(shù)控平旋盤作為一種高端數(shù)控機(jī)床的功能部件,可實(shí)現(xiàn)U軸功能。本文通過理論計(jì)算與有限元分析相結(jié)合的方法,對數(shù)控平旋盤的傳動原理,旋轉(zhuǎn)體的靜動態(tài)特性,以及旋轉(zhuǎn)平衡性能做了深入的研究與分析,優(yōu)化其結(jié)構(gòu),為之后的進(jìn)一步研究提供了方向與依據(jù)。本文研究的內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)分析數(shù)控平旋盤的結(jié)構(gòu)與傳動原理,詳細(xì)介紹了消除平旋盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動對滑板進(jìn)給影響的行星輪差動系統(tǒng)的原理,總結(jié)出了UT5數(shù)控平旋盤的特點(diǎn)。(2)對平旋盤的旋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)做了靜態(tài)特性分析,通過有限元仿真得到旋轉(zhuǎn)體受力變形的云圖,得到了旋轉(zhuǎn)體在最大工作轉(zhuǎn)速下的整體最大變形為18.716μm,最大應(yīng)力為19.013MPa,滿足平旋盤的設(shè)計(jì)要求。同時找出了旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)做鋪墊。(3)對數(shù)控平旋盤的旋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)做了動態(tài)性分析,主要進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。模態(tài)分析得到了旋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)各階固有頻率,在此基礎(chǔ)上得到了各階的臨界轉(zhuǎn)速,其中一階臨界轉(zhuǎn)速為9180r/min,大于旋轉(zhuǎn)體的最高轉(zhuǎn)速315r/min,從而有效地避開了工作中的共振現(xiàn)象。諧響應(yīng)分析得到了在銑削力的激振頻率范圍內(nèi),各位移對頻率的響應(yīng)曲線,得出了在870Hz左右,六階模態(tài)處,位移的變化量最大,為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)做鋪墊。(4)對數(shù)控平旋盤的平衡性能的研究,根據(jù)平旋盤的結(jié)構(gòu)和安裝特點(diǎn),設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的平衡塊,通過改變質(zhì)量分布的方法,在適當(dāng)?shù)牡胤?加上平衡塊,從整體上盡可能地減少旋轉(zhuǎn)體的不平衡情況,并通過實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了平衡塊設(shè)計(jì)的合理可行性。(5)對數(shù)控平旋盤旋轉(zhuǎn)體做結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),利用有限元優(yōu)化軟件在結(jié)合靜動態(tài)特性分析的基礎(chǔ)上,提出了以強(qiáng)度為約束條件,以減輕重量為目標(biāo),對旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的方案,在滿足系統(tǒng)一定的剛度,強(qiáng)度,一階固有頻率條件下,改變旋轉(zhuǎn)體外圓周壁厚從140mm變?yōu)?36mm以及板筋厚度從20mm變?yōu)?8mm,使其所使用的材料減少,提高材料的利用率。優(yōu)化后旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量由原來的82.1Kg減少到77.4Kg,減少了5.7%,并且仍然保持著良好的剛度,強(qiáng)度和一階固有頻率,滿足設(shè)計(jì)加工的需要。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659

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本文編號：1212508