高速立式镗铣加工中心滑枕动态特性有限元分析
- 格式:pdf
- 大小:858.53 KB
- 文档页数:5
滑枕加工工艺流程与方案的分析摘要中捷钻镗床厂生产的数控龙门镗铣加工中心z轴方向采用滑枕与滑鞍相连接的形式,其中滑枕截面尺寸为500mm×500mm,长度为3 400mm。
滑枕内部由四个不同尺寸的同轴孔组成,且要求与导轨面平行。
由于该件长度较长且精度要求高,而且中捷钻镗床厂设备资源有限,只能用普通卧式镗床加工,因此工艺方法就变得非常关键。
本文就该件加工工艺流程的制订及加工工艺方案的分析作以简单的介绍。
关键词钻镗床厂;滑枕加工;工艺流程中图分类号tg506 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)49-0046-021 工艺流程的拟定1.1定位基准的选择1)精基准的选择本着基准重合、基准统一、互为基准、自为基准的原则,精基准的选择应尽可能与设计基准重合,避免基准不重合而引起的误差。
2)粗基准的选择本着粗基准的选择原则,应选择不加工表面作为粗基准,且应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。
由于该件各表面均为加工表面。
1.2 加工阶段的划分与工序的合理组合1.2.1 加工阶段的划分划分加工阶段的作用是:能减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响:及早发现毛坯缺陷;便于安排热处理,可合理使用机床;避免或减少损伤已精加工过的表面。
因此该滑枕的工艺过程分为粗加工、半精加工、精加工几个加工阶段。
1.2.2 工序的组合组合工序有两种不同的原则,即工序集中原则和工序分散原则。
工序集中的特点:零件各个表面的加工集中在少数几个工序中完成,每个工序所安排的加工内容多;有利于保证各加工面间的相互位置精度要求;有利于采用高效机床和工艺装备;生产面积和操作工人数量减少;生产计划和生产组织得到简化;工件装夹次数减少。
工序分散的特点:工序多,工艺过程长,每个工序所包含的加工内容少;所使用的工艺设备和装备比较简单,易于调整和掌握;生产技术准备工作较容易,易于变换产品。
1.3 加工顺序的安排1.3.1 切削加工顺序的安排原则1)先加工基准表面,再加工其他表面;2)先加工主要表面(指装配基面、工作表面等),后加工次要表面(指键槽、螺孔等);3)先安排粗加工工序,后安排精加工工序。
第12卷第1期2012年1月1671—1815(2012)01-0180-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.12No.1Jan.2012 2012Sci.Tech.Engrg.仪表技术基于ANSYS Workbench 的大型数控龙门铣镗床床身静动态特性分析张强1尹志宏1*张明旭2李晓园1徐凯1(昆明理工大学机电工程学院1,昆明650093;沈机集团昆明机床股份有限公司技术中心2,昆明650203)摘要对某大型数控龙门铣镗床床身的结构特点和受力情况进行了分析。
在此基础上以ANSYS12.1Workbench 为平台,用有限元方法对该床身进行了静力学和模态分析,并在不同约束条件下对比了床身的静力学变形和模态。
分析结果表明该机床床身静力状态下变形较小,低阶模态频率较高,符合使用要求;但结构较为厚重,优化空间较大,可进行进一步优化。
关键词床身有限元静力学模态中图法分类号TH123;文献标志码A2011年10月8日收到,10月20日修改第一作者简介:张强(1983—),山西人,男,硕士研究生,研究方向:机电系统动力学。
E-mail :sxndzq@163.com 。
*通讯作者简介:尹志宏,(1962—),男,教授,研究方向:系统动力学。
E-mail :yzh_kun@sina.com 。
近年来,随着科学技术的发展和计算机更新换代的加快,国内设计领域正在逐步由传统设计向现代设计过渡,这在机床行业表现的尤为突出。
目前,国内机床结构件的一般设计过程为:根据设计要求进行半经验半理论的传统设计,在此基础上完成三维CAD 绘图,然后对初步设计进行CAE 分析,进而根据分析结果进行再设计(优化);如此反复,直至性能达到要求,最后进行制造。
在进行CAE 分析时,如何根据结构的不同特点选取与之匹配的现代设计方法、评价参数和分析软件对设计进行评价、为优化提供依据,从而有效提升产品质量,成为近年来研究的热点[1—4]。
大型数控车床床身结构的有限元分析数控车床是一种高精度、高速、高自动化的机械设备。
其关键部分是床身结构,在高精度切削加工过程中承担着不小的负荷,因此对于其结构的优化设计至关重要。
本文将通过有限元分析对数控车床床身结构的强度和刚度进行优化设计。
一、有限元分析的基本概念有限元分析是求解强度、振动、热力学等问题的一种重要方法。
有限元方法将一个复杂的结构分割成有限个单元,每个单元可以看作是一个简单的结构,可以通过计算单元内各个点的力和位移,得到整个结构的力和位移的分布情况。
在有限元分析中,要首先进行预处理,包括建模、离散化和求解算法的选择等步骤。
然后进行求解过程,通过解出各个单元的刚度矩阵和外载荷矩阵,再根据边界条件组成总刚度矩阵和外载荷矩阵,最终求解结构中各点的位移和应力等参数。
最后进行后处理,对计算结果进行分析和优化。
二、建立数控车床床身的有限元模型在进行有限元分析之前,需要建立数控车床床身的有限元模型。
床身结构可以分为两部分:主床身和副床身。
主床身是床身的主要承载部分,唯一支撑和固定主轴箱和刀架;副床身是连接两端的连接体,起连接两端床身和承受工件切削力的作用。
我们分别对主床身和副床身进行静力学分析,求解其强度和刚度。
三、床身结构的静力学分析床身结构主要受到外部力荷载和自重荷载的作用。
基本的受力情况如下:1. 主轴箱在切削时产生的切向力和径向力。
2. 刀架的重量产生的自重荷载。
3. 工件在切削时产生的切向力和径向力。
由于车床的高速旋转的特殊性,其受力情况十分复杂,难以通过简单的解析法求解,因此需要运用有限元分析的方法。
四、床身结构的优化设计基于前面的有限元分析结果,我们可以得到数控车床床身的强度和刚度情况。
若发现床身结构在受到切削载荷时强度不足或刚度不够,我们可以对床身结构进行优化设计,包括优化结构形状,材料选型等方式。
例如,我们可以通过增加床身的内部加强支撑件、合理改变断面的形状、优化床身连接部位的刚性等方式,提高其整体刚度和强度。
滑枕挠曲变形分析及补偿力拟合研究李阳;陈再良;朱志豪【摘要】大型数控落地镗铣床滑枕伸出时的挠曲变形是机床加工误差的重要来源.运用有限元和数值拟合的理论,分析机床在切削加工时,滑枕自重和铣削力对滑枕挠曲变形量的影响,采用拉杆补偿方式得出了在不同工作状态下补偿力与滑枕行程的关系曲线,并给出了符合实际结果的拟合经验公式.%The suspension deformation of the large CNC boring and milling machining'ram is an important factor to the machining error.Based on the finite element method and the numerical fitting theory,it analyzed the effect of gravity of the ram and milling force on the deflection of ram in machining process.The relationship curve between compensation force and the stroke of ram in different working conditions is achieved by using the method of pull rods compensation,which deduces practical fitting empirical formulas.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P94-97)【关键词】滑枕变形;拉杆;补偿力;拟合【作者】李阳;陈再良;朱志豪【作者单位】苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021;苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021【正文语种】中文【中图分类】TG548TH6920落地镗铣床主要由床身、工作台、立柱、滑枕和主轴箱等部件组成。
大型龙门机床滑枕的三维结构设计及有限元分析引言:大型龙门机床滑枕作为机床的重要部件,承担着支撑和运动控制的功能,其结构设计对机床的稳定性和运行性能有着重要的影响。
本文将介绍大型龙门机床滑枕的三维结构设计,以及通过有限元分析的方式对其进行评估和优化。
一、大型龙门机床滑枕的结构设计1. 设计原则在设计大型龙门机床滑枕的结构时,需要考虑以下原则:a. 结构刚性:确保滑枕在工作过程中能够承受各种负荷,保持稳定性。
b. 重量轻:滑枕作为机床的移动部件,重量轻可以减少机床的惯性,提高运动速度和定位精度。
c. 制造成本低:通过合理的结构设计和材料选择,实现滑枕的制造成本与性能之间的平衡。
2. 结构设计步骤大型龙门机床滑枕的结构设计一般包括以下步骤:a. 确定滑枕的工作载荷:根据机床的工作要求和加工过程中的力矩和压力,确定滑枕的工作载荷。
b. 选择材料:根据滑枕的工作载荷和机床的要求,选择适合的材料。
常用的材料有铸铁、钢铁和铝合金等。
c. 设计滑块支撑结构:滑块是滑枕的移动部件,其支撑结构的设计直接影响机床的稳定性。
可以采用滚动轴承、滑动导轨等结构。
d. 设计滑块传动机构:滑块的传动机构决定了滑枕的运动方式和速度调节。
常用的传动机构有齿轮传动和液压传动等。
二、大型龙门机床滑枕的有限元分析1. 有限元分析的概述有限元分析是一种基于数值方法的结构力学分析技术,通过将复杂的结构划分为有限个小元素,利用元素之间的力学关系进行计算,得到结构的应力和变形等重要参数。
2. 有限元模型的建立在进行有限元分析之前,需要首先建立大型龙门机床滑枕的有限元模型。
模型的建立需要考虑材料的力学参数、滑枕的几何形状等因素。
3. 有限元分析的计算过程有限元分析的计算过程可以分为以下几个步骤:a. 离散化:将滑枕划分为有限个小元素,确定每个元素的几何形状和材料特性。
b. 边界条件的设定:根据实际情况,设定几何边界和加载条件,如支撑点和外加载荷。
72M achining and Application机械加工与应用数控落地铣镗床滑枕挠度补偿控制形式的改进及调试谭广巍(齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司,黑龙江 齐齐哈尔 161000)摘 要:当前我国机械制造,所采用的滑枕和镗箱的主要特征具有质量大、结构刚性不足等特点,因此在进行主轴箱工作开展的过程中,很容易出现镗铣轴和滑枕在伸出主轴箱时,产生较大的距离,降低主轴工艺系统的刚性,在进行挠度变形问题解决的过程中,通过工艺加工,主轴的刚性会降低。
因此需要采用液压缸对主轴箱的中心值进行补偿,当前我国的液压控制中心系统所采用的都是国外进口的比例阀控制方式,在当前我国落地铣镗床滑枕挠度补偿过程中的应用存在着很多问题,因此,本文对该结构的控制形势进行了分析和改正,希望能够有效的降低生产维修成本,提高系统补偿的稳定性。
关键词:数控落地铣镗床;滑枕挠度;补偿控制;改进及调试中图分类号:TG547 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2019)12-0072-2收稿日期:2019-12作者简介:谭广巍,男,生于1983年,汉族,吉林东丰人,硕士,研究方向:大型数控落地铣镗床设计。
在进行数控落地铣镗床生产应用的过程中,很容易因为滑枕行程过大而造成挠度变形,为了更好地解决这一问题,工作人员需要采用先进的液压控制方式,搭配合理的电气反馈装置,对机床运行情况进行有效控制,这些方法的有效应用,能够全面提高滑枕低头补偿的精度,保证滑枕在正常移动的过程中能够获得相应的补偿,并且改善反应速度。
控制调试技术的有效应用,能够全面提高数控落地铣镗床滑枕运行的稳定性,助力我国机械制造业的稳步发展,随着我国机械制造生产形势的不断优化,在所选择的落地铣镗床类型上,需要保证主轴的直径控制在260mm 以上。
1 数控落地铣镗床滑枕挠度补偿控制形式的改进(1)垂直精度改进。
在滑枕使用的过程中,往往因为自重的原因而出现较大的误差,从而导致,滑枕变形,在机床生产的过程中,经过合理的评估和研究,了解伸出的划转距离应保持在相应的标准下,其中最为主要的数值就是垂直精度,对加工产品的精度以整体质量有着直接的影响,因此需要做好相应的补偿定位对精度进行控制。
高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计引言:高速立式加工中心是一种先进的机床设备,广泛应用于航空航天、汽车零部件、模具制造等领域。
床身作为高速立式加工中心的支撑结构,其静态和动态特性对加工精度和工作稳定性具有重要影响。
因此,在设计和制造过程中对床身的结构优化和动态特性分析是至关重要的。
1. 床身结构设计和分析1.1 结构设计高速立式加工中心床身的设计主要考虑到机床的刚性,稳定性,和振动抑制等特性。
床身通常采用整体铸造或焊接结构,以确保高强度和刚性。
在设计过程中,首先需要通过有限元分析确定合适的床身结构和尺寸。
有限元分析可以模拟床身在载荷作用下的应力分布和位移情况,为床身的优化设计提供依据。
1.2 床身静态特性分析床身的静态特性是指在不考虑外界作用力的情况下,床身的变形和应力分布情况。
通过有限元分析可以得到床身在不同载荷下的应力、变形和位移等参数,进而评估床身的刚性和稳定性。
2. 床身动态特性分析及优化设计2.1 动态特性分析床身的动态特性是指在加工过程中床身的振动和共振情况。
它对加工精度和工作稳定性具有重要影响。
通过模态分析和动力学仿真可以研究床身的共振频率和振动模式,进而优化床身的结构。
2.2 动态特性优化设计床身的动态特性可以通过以下几个方面进行优化设计:2.2.1 结构调整根据动态特性分析的结果,可以对床身的结构进行调整。
例如,通过改变床身的刚度分布或增加支撑梁的数量来改善床身的共振频率和振动模式。
2.2.2 材料选择选择合适的材料可以改变床身的动态特性。
比如采用高强度、低密度的材料可以提高床身的刚度和降低共振频率。
2.2.3 减振措施在床身设计中引入减振措施可以有效地降低振动幅度和共振频率。
例如,通过在床身中添加减振材料或减振结构实现振动的消除或抑制。
结论:通过对高速立式加工中心床身的静动态特性分析与优化设计,可以改善床身的结构刚性和振动特性,提高加工精度和工作稳定性。