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《數(shù)控機床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、〔控機床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析報告委托單位:受委單位:佛山南海區(qū)恒志及機械有限公司英諾工業(yè)技術(shù)有限公司朱華2011年092801項目介紹根據(jù)佛山南海區(qū)恒志及機械有限公司反映，其生產(chǎn)的數(shù)控銑床加工精度一直達(dá)不到所需的精度范圍，從而導(dǎo)致加工出來的零件廢品率很高，上圖為數(shù)控銃床主軸的結(jié)構(gòu)圖。希望英諾公司通過CAE仿真技術(shù)對主軸進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問題的根源，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案。數(shù)控機床主軸系統(tǒng)包含主軸、軸承、刀柄、刀具（或工件）等零部件.是數(shù)機床的重要子系統(tǒng)。主軸系統(tǒng)的動力學(xué)特性，直接影響工件的加工精度、表面粗糙度和生
2、產(chǎn)率.因而圍繞主軸系統(tǒng)的動力學(xué)設(shè)計與分析.受到了企業(yè)界及學(xué)者的廣泛關(guān)注。特別地，近年來以高速加工為特點的高檔數(shù)控機床需求量與日俱增，因而主軸系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計就顯得更加重要了。根據(jù)客戶描述，受托英諾工業(yè)技術(shù)有限公司進(jìn)行項目立項:項目名稱：數(shù)控機床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計2內(nèi)容索引木報告分四大部分：第一部部分是對主軸進(jìn)行參數(shù)化建模，并對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分和邊界條件的確定，這些都是參數(shù)化的。第二部分是對主軸進(jìn)行模態(tài)分析，從后處理模塊中讀取主軸的各階同有頻率及相應(yīng)的振形，從固有頻率方面了解主軸的動剛度。第三部分是對主軸進(jìn)行
3、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，通過對主軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提高主軸的各階固有頻率，從而提高主軸的動剛度。第四部分總結(jié)這次分析，討論是否還有其它可以改進(jìn)的方案。3參數(shù)化模型的建立2上圖是主軸的二維截面圖形，將圖形繞y旋轉(zhuǎn)360度即得到圖1所示的主軸。在主軸結(jié)構(gòu)屮我們需要優(yōu)化的參數(shù)有highl、high2、lenghl、lengh2和lengh3,主軸上的軸承用combinl4單元模擬，4個彈簧單元模擬一個軸承，圖3是主軸W格劃分后圖形。網(wǎng)格概況單元總數(shù)節(jié)點總數(shù)3732322628ELEMENTS彈簧末端forgingexerc
4、ise閣3主軸M格示意閣ANSEP24201112:43:434主軸的模態(tài)分析1）邊界條件與求解器的設(shè)置求解器：ansysl2.0邊界條件：對8個彈簧單元末端約束全部向由度，對與軸肩處的2個圓環(huán)而約束y14自巾度如圖4所示求解炎型：model求解階數(shù)：前5階圖42）后處理通過ansys模態(tài)分析，我們計算山主軸前6階固有頻率及相應(yīng)振形。NCCAL?V?.1US?M(AV9IMTMera-ao.mm?ao.ruSO242011Miiotn2$?*11.M2K.XStCotgiminnt圖5—階振形閣7
5、三階振形丨01罾1叫*X，IC*Mwoctf^dourr:
6、部坐標(biāo)WZ方向一彎4148.6沿局部坐標(biāo)WX方向二彎5148.67沿局部坐標(biāo)WZ方向二彎6181.31沿y方向相對扭動5主軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化1)前處理參數(shù)的設(shè)置設(shè)計變量：Highl范圍:[0.02m,0.03m]High2范圍:[0.015m,0.025m]Lenghl范圍：【0.04m，0.12m]Lengh2范圍：【0.05m,0.07m]Lengh3范圍：[0.17m,0.22m]狀態(tài)變量：【0，250HZ】【0,250HZ]【0，250HZ]【0，250HZ]【0,250HZ】二階頻率范圍nl三階頻率
7、范圍n2四階頻率范圍n3五階頻率范圍n4六階頻率范圍n5目標(biāo)函數(shù)：F=500-(nl+n2+n3+n4+n5+n6)/62)后處理通過對軸的優(yōu)化設(shè)計，得出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化前與優(yōu)化后的區(qū)別，如表2所示：通過表中的信息我們不難發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后主軸的各階固冇頻率都明顯提高，但第六階固有頻率變化不是很明顯，因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化的效果是十分明顯的。表2優(yōu)化前后相關(guān)參數(shù)的對比—優(yōu)化前優(yōu)化后變化大小變化率Highl0.025m0.028m0.003m12%High20.02m0.017m-0.003m-15%Lenghl0.08m
8、0.119m0.039m48.75%Lengh20.06m0.05m-0.01m-16.7%Lengh30.2m0.218m0.018m9%n268.81HZ79.89HZ11.08HZ16.1%n370.61HZ80.144HZ9.534HZ13.5%n4131.554HZ148.60HZ17.046HZ12.96%n5131.682HZ148.67HZ16.988HZ12.9%n6183.874HZ181.31HZ-2.564HZ-1.
