【摘要】：本課題基于我校跟中國核電工程有限公司合作,設(shè)計出一條生產(chǎn)線對不滿足要求的產(chǎn)品進(jìn)行檢測、挑選、再加工,產(chǎn)品為加工精度為0.01mm的棒狀芯塊。加工設(shè)備采用無心磨床,同時由于芯塊的材料特殊性,不能采用液體冷卻液,且磨削廢料不能外泄,因此需要對主軸系統(tǒng)原方案在磨削加工冷卻方案、磨削密封性等方面進(jìn)行改進(jìn),使主軸系統(tǒng)能在特殊條件下進(jìn)行磨削生產(chǎn)。在加工精度方面,MOX芯塊的尺寸精度很大程度取決于磨床精度,而無心磨床主軸系統(tǒng)的靜態(tài)剛度、動態(tài)振動等是影響機床加工精度的主要原因之一。本文將從主軸動、靜態(tài)性能分析來對主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。主要思路是通過解析法與有限元法相結(jié)合,對無心磨床主軸的動、靜態(tài)特性進(jìn)行研究分析,并對比兩者結(jié)果,分析誤差原因,提出一種改進(jìn)計算磨床建模方法,并結(jié)合單目標(biāo)自適應(yīng)函數(shù)對磨床主軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,具體包括:1.基于工程力學(xué)積分法計算得到的階梯主軸端部撓度作為主軸靜剛度指標(biāo),同時與基于ANSYS靜態(tài)分析有限元法得出的主軸端部撓度進(jìn)行對比,分析兩者誤差主要來源,并提出一種主軸軸承支承模型的簡化方法,同時將主軸端部撓度作為主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化的邊界條件。2.基于振動學(xué)分析方法,分析主軸在滿足加工精度情況下,砂輪系統(tǒng)應(yīng)該滿足的不平衡量,為砂輪的選擇、驗收和修整提供依據(jù)。同時根據(jù)不平衡量與主軸頻率與固有頻率比值之間的關(guān)系,得到主軸固有頻率的合理范圍,作為主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化邊界條件。3.根據(jù)Hertz理論以及相關(guān)文獻(xiàn),求出主軸角接觸軸承剛度與支承力之間的關(guān)系,并根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)將軸承等效為彈簧,建立主軸有限元分析模型。4.運用ANSYS以及ANSYS DE優(yōu)化設(shè)計模塊,根據(jù)主軸靜、動態(tài)特性,采用單目標(biāo)自適應(yīng)函數(shù)對主軸優(yōu)化設(shè)計,使得主軸在滿足靜、動態(tài)性能的情況下減少主軸體積。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM623.4
【圖文】：

逑圖１．１邋Ｍ０Ｘ芯塊磨削布局示意圖逡逑ＭＯＸ芯塊設(shè)計尺寸及公差精度要求如圖１．２所示，棒料直徑為０５．５ｍｍ，無逡逑上偏差，下偏差為－０．１５ｍｍ。試驗臺架磨床砂輪規(guī)格、電機轉(zhuǎn)速、倍率等的關(guān)鍵逡逑技術(shù)參數(shù)如表Ｕ所示，試驗臺架的磨床磨削加工精度為０．０１ｍｍ邋（ＭＯＸ芯塊加逡逑工技術(shù)要求）。逡逑表Ｍ試驗臺架的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)逡逑砂輪最大Ｍ電機轉(zhuǎn)速？s6速￣￣￣￣砂輪及砂輪逡逑（ｍｍ）邐［ｈｚ）邐（ｒ／ｍｉｎ）邐（ｍｍ）邐架重量（）逡逑參數(shù)邋Ｐ６００ｘｌ５０ｘ３０５邐７０邐２邐１０？２２０邋Ｐ３０0ｘｌ２５ｘｌ２７邐２５７逡逑寧邋，＾５．５－0＞１５邐＾逡逑N」邋０邋Ｉｐｐ邋４邋５逡逑圖１．２示范快堆ＭＯＸ芯塊逡逑ＭＯＸ芯塊的尺寸精度很大程度取決于磨床精度。而干法無心磨床主軸系統(tǒng)逡逑的靜態(tài)剛度、臨界速度等、共振等因素是影響無心磨床加工工件精度的主要原因逡逑之一。逡逑由于加工件的特殊性，需要采用專門設(shè)計的磨床、砂輪、送料等機構(gòu)，使得逡逑不確定性增多。而磨削精度主要取決于主軸，所以為了使磨床達(dá)到所需要的靜剛逡逑度，減少加工過程中振動對精度的影響，制造出滿足加工精度要求的工件，對磨逡逑床主軸進(jìn)行基于有限元法的動、靜態(tài)分析是有必要的。同時基于動靜態(tài)分析結(jié)果，逡逑２逡逑

示范

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2740540