發(fā)布時(shí)間：2021-03-11 09:27

　　以橋式龍門銑床滑枕為研究對(duì)象,針對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了滑枕有限元分析模型,利用ANSYS Workbench對(duì)其進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性仿真分析。根據(jù)有限元分析結(jié)果,找出原滑枕結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)了5種滑枕結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案,并運(yùn)用靜動(dòng)態(tài)性能模糊綜合評(píng)價(jià)方法實(shí)現(xiàn)滑枕改進(jìn)方案的多目標(biāo)優(yōu)選。對(duì)優(yōu)選方案的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行優(yōu)化,得到最終的滑枕優(yōu)化結(jié)構(gòu),并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證分析。結(jié)果表明:對(duì)滑枕的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和關(guān)鍵尺寸優(yōu)化有效提高了滑枕的靜動(dòng)態(tài)特性,優(yōu)化后的滑枕最大變形減小了63.7%,最大應(yīng)力減小了81.3%,一階固有頻率增加了34.6%,同時(shí),滑枕質(zhì)量減小了5.3%,實(shí)現(xiàn)了滑枕的輕量化設(shè)計(jì),為數(shù)控機(jī)床其它關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)提供了有益參考。 

【文章來源】：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2020,(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

GMS2516橋式龍門銑床

由于在機(jī)床橫梁組件的實(shí)際裝配中，滑塊固定安裝在滑座上，并與滑枕上的四根導(dǎo)軌配合連接；絲桿與滑枕上安裝的絲桿螺母配合連接，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿帶動(dòng)滑枕沿機(jī)床Z方向運(yùn)動(dòng)。因此，為了增加分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，在有限元分析過程中需對(duì)滑枕、絲桿和滑塊的組合體進(jìn)行三維建模并導(dǎo)入ANSYS Workbench進(jìn)行分析[5]。同時(shí)，由于滑枕結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為提高分析的速度，對(duì)分析模型適當(dāng)簡(jiǎn)化，去除一些不必要的細(xì)小零件、孔和圓角特征，建立的有限元分析模型，如圖2所示。原滑枕采用灰鑄鐵HT300整體鑄造，內(nèi)置O型筋板結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌和滑塊材質(zhì)均為碳素鋼55，絲桿及其配件材質(zhì)為軸承鋼GCr15SiMn。分析時(shí)，各材質(zhì)的主要屬性設(shè)置，如表1所示。

結(jié)構(gòu)邊界條件的確定是有限元分析前處理的關(guān)鍵部分，主要包括約束和載荷條件的施加[6]。在對(duì)滑枕有限元分析模型施加約束條件時(shí)，考慮到滑塊固定安裝在滑座上，因此對(duì)滑塊施加固定約束；由于絲桿只能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且兩端有軸承定位，因此對(duì)絲桿兩端施加固定約束。在載荷條件的施加中，應(yīng)考慮滑枕受力最惡劣的工況，即滑枕運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，其受力分析簡(jiǎn)圖，如圖3所示。在機(jī)床銑削過程中，滑枕除了受到銑削圓周力F、繞刀具軸線方向的銑削扭矩T以及其上裝配的五軸頭的重力G2的作用，還受到自身重力G1對(duì)其分析結(jié)果的影響。因此，為模擬自重對(duì)滑枕模型分析的影響，在載荷設(shè)定時(shí)，應(yīng)在豎直方向上施加1g的重力加速。根據(jù)這里橋式龍門銑床工作參數(shù)和模型材料屬性，并結(jié)合銑削力經(jīng)驗(yàn)公式[7]，得到原滑枕分析模型載荷條件參數(shù)取值，如表3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]立式車銑中心滑枕靜壓滾動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與制造[J]. 喻鵬,金輝,佟琨.  機(jī)床與液壓. 2017(16)
[2]采用灰色理論和組合賦權(quán)法的機(jī)床立柱設(shè)計(jì)與研究[J]. 鞠家全,邱自學(xué),任東,劉傳進(jìn),劉志華.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2017(09)
[3]龍門加工中心移動(dòng)橫梁靜動(dòng)態(tài)分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J]. 鞠家全,任東,崔德友,劉傳進(jìn),邱自學(xué).  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2017(01)
[4]基于多目標(biāo)優(yōu)化的龍門加工中心動(dòng)橫梁筋板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 朱金波,徐如濤,高新紅,李勇.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2015(10)
[5]基于AHP及GRA法在機(jī)床優(yōu)選中的技術(shù)研究[J]. 王明海,胡付紅,劉大響,鄭耀輝.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2015(10)
[6]數(shù)控落地銑鏜床滑枕動(dòng)態(tài)特性分析與研究[J]. 王云,武美萍,左曉芳,王稱心.  機(jī)床與液壓. 2015(10)
[7]高速立式鏜銑加工中心滑枕動(dòng)態(tài)特性有限元分析[J]. 叢明,王貴飛,宋健.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2011(06)
[8]“箱中箱”結(jié)構(gòu)立滑板的有限元分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 肖利利,陳蔚芳,葉文華,楊琪,劉世豪.  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2010(01)



本文編號(hào)：3076252