應(yīng)用有限元法建立兩類機(jī)床有限元模型對其熱特性進(jìn)行分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(草稿版)(已修改)
2025-06-07 11:17 本頁面
【正文】 目錄 摘要 ???????????????????????? . ABSTRACT????? 第一章 緒論 ????????? 研究的目的和意義 ???? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ??? 主要研究內(nèi)容 ??? 第二章 摘要 現(xiàn)代機(jī)械 造向著高效率、高速度、高質(zhì)量和高精度發(fā)展，數(shù)控車床加工已逐漸成為加工業(yè)的發(fā)展方向，并成為提高國際競爭能力的關(guān)鍵技術(shù)。機(jī)械加工精度的提高也是產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，隨著數(shù)控車床的廣泛的應(yīng)用 ，對車床主軸的性能要求日益提高。其中， 機(jī)床主軸系統(tǒng)的熱變形是影響機(jī)床加工精度的主要原因之一，因此機(jī)床主軸系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)在機(jī)床設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位，國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究雖然取得較大進(jìn)展，但理論和工程應(yīng)用的廣度和深度還不夠。 針對主軸在高速運(yùn)動(dòng)的過程中產(chǎn)生大量的熱量使主軸溫度升高，導(dǎo)致主軸變形，從而影響加工精度這一不利因素，因此有必要對主軸熱變形進(jìn)行大量研究，提出補(bǔ)償措施，提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。其研究內(nèi)容如下： 1. 建立機(jī)床主軸的三維 CAD 模型， 通過模型可以形象生動(dòng)的顯示出數(shù)控車床主軸的結(jié)構(gòu)。 2. 在分析機(jī)床主軸內(nèi)部熱源的基礎(chǔ)上，建立機(jī)床主軸溫度場的有限元分析模型。基于有限元對機(jī)床主軸溫度進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為 CK1416 數(shù)控機(jī)床主軸的熱變形奠定了基礎(chǔ)。 3. 利用 ANSYS 強(qiáng)大的熱分析功能，對車床主軸進(jìn)行參數(shù)化建模并設(shè)置好參數(shù)， 得出穩(wěn)態(tài)溫度場分布情況，成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸熱變形分析的目標(biāo)。 關(guān)鍵詞：數(shù)控車床，主軸系統(tǒng)，建模，有限元分析，溫度場，熱變形， 穩(wěn) 態(tài)分析 ABSTRACT 第一章 研究的目的和意義 加工技術(shù)具有極其古老的歷史，它伴隨著人類的誕生而出現(xiàn)，伴隨著人類的進(jìn)步而發(fā)展。尤其是在當(dāng)代， 機(jī)床工業(yè)是國家基礎(chǔ)工業(yè)的基礎(chǔ)，它直接影響到國家各個(gè)工業(yè)部門的裝備自動(dòng)化水平，勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和國防現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。 隨著生產(chǎn)和科技的迅速發(fā)展，機(jī)床向高速，高效，高精度和自動(dòng)化的方向發(fā)展。但目前 我國由于機(jī)床開發(fā)理念落后，較少考慮熱態(tài)和動(dòng)態(tài)，設(shè)計(jì)出的機(jī)床不僅性能差，結(jié)構(gòu)笨重，精度不高，自動(dòng)化水平低，而且設(shè)計(jì)周期長，制造成本高，更新?lián)Q代慢，使得我國生產(chǎn)的高速精密數(shù)控機(jī)床無法與國外相抗衡。為此，我國數(shù)控加工機(jī)床制造企業(yè)必須盡快將 動(dòng)態(tài)和熱態(tài)的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到高檔高速數(shù)控機(jī)床開發(fā)中去，快速開發(fā)出結(jié)構(gòu)合理、加工精度高、自動(dòng)化水平高、低成本的高速精密數(shù)控機(jī)床，積極參與國際競爭。 提高國家的整體水平。 隨著加工零件 精度要求的提高和產(chǎn)品產(chǎn)量的迅速增長，要求機(jī)床產(chǎn)品不斷向高精度、高剛度、高速度 ，自動(dòng)化的 方向發(fā)展， 所以因此 對機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的要求也越來越高， 在這眾多因素中， 機(jī)床的熱性能 表現(xiàn)的越來越重要，它已成為影響數(shù)控 機(jī)床性能的主要因素之一。 據(jù)研究表明 ，機(jī)床熱變形對加工精度的影響是十分重要的因素之一。就機(jī)械加工而言，尤其是在現(xiàn)代高速切削機(jī)床中，隨著機(jī)床轉(zhuǎn)速和零件表面加工質(zhì)量的提高，切削深度與走刀量一般都比較小，而切削力也不大，所以工藝系統(tǒng)受力變形對加 工精度的影響與熱變形相比處于次要的地位。因此，減少機(jī)床的熱變形就成為提高機(jī)械加工精度的重要手段。機(jī)床在工作過程中，在各種熱源的作用下， 形成的 溫度場， 導(dǎo)致加工部位 發(fā)生不同程度的熱變形，影響工件與刀具間的相對位移造成加工誤差。大量的研究表明，主軸系統(tǒng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱量是整機(jī)熱源中最重要的來源之一，由此在引起的機(jī)床 熱變形誤差的諸多因素中主軸系統(tǒng)的熱變形誤差更 突出、更明顯， 主軸系統(tǒng)的熱變形對機(jī)床的加工精度、表面粗糙度和生產(chǎn)率影響是直接的，已成為進(jìn)一步提高機(jī)床性能的主要制約因素。 目前，機(jī)床的主軸系統(tǒng)有兩類，一類主軸系統(tǒng)的高速回轉(zhuǎn)部分由自帶冷卻系統(tǒng)的電主軸提供，如高架橋式高速五坐標(biāo)龍門加工中心，該加工中心主軸系統(tǒng)控制主軸繞 X 和 Y 旋轉(zhuǎn)，其自身的熱誤差對加工精度有影響；另一類主軸系統(tǒng)的高速回轉(zhuǎn)部分由沒有冷卻系統(tǒng)的主軸等部件組成，如 CK1416數(shù)控車床，該數(shù)控車床主軸高速旋轉(zhuǎn)，在機(jī)床運(yùn)行中產(chǎn)生很多熱量，是機(jī)床主要熱源之一， 其產(chǎn)生的熱變形對加工精度有重要影響。因此，本論文應(yīng)用有限元法建立兩類機(jī)床有限元模型，對其熱特性進(jìn)行分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高高速精密數(shù)控的加工精度。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國際上對機(jī)床熱變形的理論研究始于
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