【摘要】：以XK2525-80-5X高速五軸龍門加工中心為研究對象,建立該加工中心的剛?cè)狁詈夏Ｐ?識別整機(jī)薄弱環(huán)節(jié),并針對相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文主要內(nèi)容如下:(1)利用ADAMS和Hypermesh分別建立立柱、溜板、橫梁和滑枕單獨(dú)為柔性體的加工中心剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型,以刀尖運(yùn)動過程中的偏移量平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值和最終誤差為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),通過運(yùn)動學(xué)仿真,分析對比四個(gè)部件對整機(jī)運(yùn)動的影響程度,發(fā)現(xiàn)溜板和橫梁在整機(jī)運(yùn)動過程中對X軸和Z軸方向的運(yùn)動影響較大,滑枕對Y軸方向影響較大。(2)根據(jù)溜板單獨(dú)柔性化處理建立的剛?cè)狁詈夏Ｐ偷倪\(yùn)動學(xué)仿真結(jié)果,對溜板X軸和Z軸方向動靜剛度進(jìn)行優(yōu)化,并根據(jù)實(shí)際工程需求,將溜板生產(chǎn)工藝由鑄造換為焊接,最終由溜板導(dǎo)致的加工中心刀尖X軸和Z軸方向的運(yùn)動偏移量的平均值降低50.22%和15.76%,標(biāo)準(zhǔn)差降低43.66%和44.63%。(3)利用靈敏度分析和正交試驗(yàn)法對橫梁X軸和Z軸方向動靜剛度進(jìn)行了優(yōu)化,橫梁導(dǎo)致的加工中心刀尖運(yùn)動偏移量平均值分別降低32.97%、24.63%,偏移量標(biāo)準(zhǔn)差分別降低43.70%、34.78%;利用截面優(yōu)化的方法對滑枕結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,改善整機(jī)Y軸方向的運(yùn)動性能。(4)建立溜板、橫梁和滑枕優(yōu)化后的整機(jī)模型,與原整機(jī)的動靜態(tài)特性和運(yùn)動性能進(jìn)行對比。結(jié)果表明,雖然整機(jī)質(zhì)量增加了 1.92%,但在相同載荷和約束下,優(yōu)化后加工中心刀尖在X軸、Y軸、Z軸方向的最大靜變形分別降低了 10.49%,3.30%和14.43%;前三階約束模態(tài)頻率分別提高了 5.34%、10.45%和2.41%;整機(jī)運(yùn)動過程中刀尖各坐標(biāo)軸方向的偏移量平均值分別降低了 32.97%、6.15%和24.63%,標(biāo)準(zhǔn)差降低了 43.70%、14.59%和34.78%。加工中心整機(jī)的綜合性能得到了改善。
【圖文】：

上的直線電機(jī)驅(qū)動形成Ｘ軸方向運(yùn)動。溜板與橫梁相連，橫梁上安裝有兩根重載滾柱導(dǎo)逡逑軌，通過直線電機(jī)驅(qū)動，使滑鞍組件做Ｙ軸橫向運(yùn)動�；硎峭ㄟ^伺服電機(jī)，經(jīng)過滾珠逡逑絲杠作Ｚ軸運(yùn)動。加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖１－１所示。該加工中心支持四軸與五軸的高速逡逑銑頭。在本文中，若不做特殊說明，延立柱水平方向設(shè)為Ｘ軸方向，與立柱水平垂直方逡逑向設(shè)為Ｙ軸方向，豎直方向?yàn)椋谳S方向。逡逑１逡逑

可以借此得到有效地優(yōu)化和提高。逡逑本文針對ＸＫ２５２５－８０－５Ｘ高速龍門加工中心，，建立其剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)逡逑動學(xué)仿真，分析各部件對整機(jī)運(yùn)動過程的影響，剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)建模過程如圖１－２所逡逑示。根據(jù)分析結(jié)果，對相關(guān)部件進(jìn)行有針對性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，研究各部件動靜態(tài)性能與整逡逑機(jī)運(yùn)穩(wěn)定性的關(guān)系。論文的主要內(nèi)容及安排如下：逡逑ｒ邐－－邐邋部件柔性化邐．“一－－一．逡逑！邋ＸＫ２５２５－８０－５Ｘ邋ｉ邐處理邐桃女山從士從逡逑ＣＡＤ模型；邐＾模態(tài)中性文件逡逑導(dǎo)入ＡＤＡＭＳ逡逑……一－對應(yīng)部件替代剛性逡逑多剛體邋邐邐逡逑虛擬樣機(jī)逡逑邐ｉ邐逡逑剛?cè)狁詈襄义咸摂M樣機(jī)逡逑圖１－２剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)建模過程逡逑第一章：在闡述論文研究背景和研宄意義的基礎(chǔ)上，主要針對多體系統(tǒng)動力學(xué)理論、逡逑虛擬樣機(jī)的建立與運(yùn)動學(xué)仿真、機(jī)床部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化三個(gè)方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，并逡逑闡述本論文的主要研宄內(nèi)容。逡逑第二章：詳細(xì)闡述ＸＫ２５２５－８０－５Ｘ高速龍門加工中心在ＡＤＡＭＳ中的虛擬樣機(jī)建模逡逑過程，利用有限元軟件Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ對加工中心主要部件進(jìn)行柔性化處理，建立了加工中逡逑心橫梁－滑鞍－滑枕組件的剛?cè)狁詈夏Ｐ�，并利用模態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有限元建模和計(jì)算的準(zhǔn)確逡逑性。逡逑第三章：分別建立加工中心立柱、溜板、橫梁和滑枕的剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)并進(jìn)行運(yùn)逡逑動學(xué)仿真。以刀尖頂端為參考點(diǎn)，通過對比刀尖偏移量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值和最逡逑
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2696239