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臥式加工中心滑座的動態(tài)特性分析與優(yōu)化*
閱讀：161 發(fā)布時間：2020-8-10現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，對加工機床的動態(tài)性能提出了越來越高的要求，近年來國內(nèi)外對機床結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計方面都開展了大量的研究。以加工中心進給系統(tǒng)及工作臺為研究對象，建立了進給系統(tǒng)的有限元模型，利用ANSYSWorkbench軟件進行了分析，以提高工作臺的固有頻率為優(yōu)化目標進行了工作臺的尺寸優(yōu)化[1]。在高速臥式加工中心動態(tài)設(shè)計時，通過動態(tài)測試的方法獲得導軌結(jié)合面的特性參數(shù)并將其應用到數(shù)字仿真模型中，提高了模型的精度；在加工中心的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，對主要部件的拓撲優(yōu)化設(shè)計，提高了加工中心的靜動態(tài)特性[2]。以高速立式加工中心滑座為研究對象，以輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)對原模型進行改進，運用有限元分析軟件對滑座進行靜力學分析、模態(tài)分析，通過對輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)的滑座的拓補優(yōu)化后提高了滑座動態(tài)性能[3]。
本文大型臥式加工中心滑座為研究對象，一方面，滑座作為工作臺的支承件和伺服進給系統(tǒng)的運動部件，其受力變形直接影響工作臺的回轉(zhuǎn)進給和直線進給精度，進而影響機床的加工精度及穩(wěn)定性[4-6]；另一方面，工作臺滑座采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計,缺乏相關(guān)動態(tài)特性分析的支撐，所以存在振動、結(jié)構(gòu)分布不合理等問題，因此有必要對臥式加工中心滑座進行動態(tài)分析，并在此基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先建立滑座的三維模型，利用有限元軟件*陜西省*項目編號：16JK1051寶雞文理學院項目編號：ZK15030ANSYSWorkbench對滑座結(jié)構(gòu)進行靜、動態(tài)分析，并根據(jù)分析結(jié)果完成滑座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
1 靜力分析
1.1有限元模型的建立
臥式加工中心工作臺滑座是支撐工作臺的大件，滑座中間布置有傳動裝置、夾緊裝置、軸承等結(jié)構(gòu)，本課題研究的滑座與工作臺之間，通過錐銷油缸夾緊裝置連接，可以認為是剛性連接，工作臺滑座采用高強度灰鑄鐵HT250鑄造而成，零件自重753kg，布筋型式為環(huán)形布筋，中間有輻射狀的橫筋布置，筋板厚度為25mm，導軌支撐面厚度50mm，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。取彈性模量1.30GPa，泊松比0.25，采用自由劃分網(wǎng)格，劃分后節(jié)點總數(shù)為162321，單元總數(shù)為86001，網(wǎng)格生成如圖2所示。