双牛头电火花成型机床的动静态特性分析

【摘要】精密电火花加工成型机床是模具制造的重要装备,随着电火花加工技术向着高精密的方向发展,对机床的结构性能也提出了更高的要求。电火花机床的动静态特性不仅是机床设计的重要性能指标,更是影响机床加工精度的重要因素,因此针对整机结构的动静态特性研究和机床零部件的结构改进有着重要意义。本文的研究对象是东莞盈拓科技有限公司生产的TMF-1800大型双牛头式数控电火花成形机。此机床可实现三轴联动,三个运动方向均通过伺服电机驱动滚珠丝杠的方式实现运动；鞍座、滑枕、主轴是整机的关键运动部件,组成的装配系统的动静态特性也决定了机床的加工精度。本文采用理论计算和有限元分析法相结合的方法研究了机床的结合部；其次基于Ansys仿真软件对整机模型采用了有限元分析法进行了动静特态特性仿真并设计实验进行了验证；最后,针对机床的关键零部件采用了仿生设计和灵敏度分析相结合的方法进行优化改进。主要研究内容如下：首先分析了双牛头电火花加工机床的工作原理和结构特点,并在此基础上对机床的进行了三维的参数化建模。其次,通过赫兹接触理论计算和接触分析法确定了机床直线滚动导轨和螺母丝杠结合部的接触刚度；在此基础上用弹簧阻尼单元等效机床结合部建立了整机有限元模型。随后,对整机进行了静力学分析、模态分析和谐响应分析并设计了实验方案。对滑枕装配体的固有频率和对加工主轴的形变量的进行了测量,并与仿真结果进行了对比。对比分析实验结果和仿真数据,验证了建模方法和仿真结果的合理性。最后,采用仿生设计和灵敏度分析相结合的方法对机床关键的运动部件平滑枕、鞍座等进行了合理的结构改进。结合Ansys分析软件对原结构模型和改进方案进行了评估和对比,分析了火花机关键零部件结构改进的合理性。
【作者】牛兴；
【导师】马平；邝锦祥；
【作者基本信息】广东工业大学，机械工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】电火花机床；结合部；动静态特性；ANSYS；灵敏度分析；仿生设计；

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