龙门加工中心整机及关键部件静动态特性分析与试验研究

【摘要】在科学技术高速发展发展的今天，工业界对于数控机床的加工效率、加工精度、生产成本等性能指标的要求越来越高，要提高这些性能指标就要求机床具有良好的静动态特性，因此需要我们对于数控机床进行全面、准确的理论分析以及试验研究。本论文工作来源于国家科技重大专项“面向船用柴油机关键结构件加工的大型龙门钻镗复合机床”，与沈阳某机床厂合作，结合国家科技重大专项研究工作内容，为提高该加工中心的加工效率与抗震性提供了理论基础，使其满足了对大型复杂的曲面工件加工的要求，对大型动梁龙门移动式加工中心整机及其关键部件进行结构静、动力学分析与试验研究，较为深入的分析研究了该加工中心的静动态特性。论文主要开展了以下几方面的研究工作：本文中分析的加工中心整机的网格数量超过200万，并且成功在ANSYS平台上面实现了大模型的接触问题，此外在大模型定义装配体方面，提出了定义接触与节点耦合相结合的方法来定义整机装配体，这种分析方法能为日后的分析提供指导和依据。通过静力分析与动力分析两个方面来了解机床的静动态特性的，在ANSYS软件中对加工中心关键部件和整机进行了静、动力学分析，静力分析得到了关键部件和整机的薄弱环节，通过强度理论计算得出其强度满足要求；通过模态分析方法得到了该加工中心前六阶的模态振型，为后续的模态实验提供依据；通过谐响应分析得到了关键点沿确定方向的振动位移随频率的变化曲线。这些分析结果对于分析机床的静动态特性以及选取相应措施以避免机床共振提供了指导和依据。最后利用JM3815无线静动态应力应变测试系统采集了机床在实际工作过程中通过静力分析得到的变形最大位置的应力应变数据，在了解机床的静态特性的同时也验证了有限元分析结果的准确性。利用ONOSOKKI公司的CF-7200A型傅里叶分析仪对整机进行模态试验分析，得到了该加工中心的模态参数，结合有限元模态分析得到的模态振型，进一步研究了该加工中心的动态特性。
【作者】田野；
【导师】赵宏伟；贺鑫元；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】加工中心；有限元分析；静力分析；动态特性；模态试验；

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