應(yīng)用有限元法建立兩類機(jī)床有限元模型對(duì)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)-wenkub
2023-05-25 11:17:27 本頁面
【正文】 度，或者控制溫度來滿足加工精度要求；第二種是誤差補(bǔ)償技術(shù)，人為地造出 一種新的誤差去抵消當(dāng)前成為問題的原始誤差，是一種既有效又經(jīng)濟(jì)的提高機(jī)床加工精度的手段。 20 世紀(jì) 60－ 70 年代，北京機(jī)床研究所，上海機(jī)床廠等單位對(duì)熱變形做了大量的研究工作，浙江大學(xué)等院校、科研單位對(duì)機(jī)床熱態(tài)幾何精度超差問題進(jìn)行了攻關(guān)。美國相關(guān)機(jī)構(gòu) 在上世紀(jì) 70 年代進(jìn)行了高速切削實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：切削力下降，表面質(zhì)量提高，加工效率提高 3倍左右。 在近 20年來，特別是 90年代以來，隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場競爭越來越激烈，數(shù)控 切削技術(shù)應(yīng)運(yùn) 而生。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(duì)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。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。 提高國家的整體水平。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)。 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。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(duì)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?；谟邢拊獙?duì)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)。 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。 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(duì)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。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(duì)位移造成加工誤差。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國際上對(duì)機(jī)床熱變形的理論研究始于 20 世紀(jì) 60 年代 ,陸續(xù)發(fā)表了一些有關(guān)機(jī)床熱變形理論方面的文章。隨著數(shù)控加工機(jī)理、數(shù)控主軸單元、高加（減）直線進(jìn)給電機(jī)及高性能控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)控加工技術(shù)在制造領(lǐng)域的成功應(yīng)用提供了基本條件。其它西方發(fā)達(dá)國家也在高速加工技術(shù)方面做了許多工作，尤其德國，在高速數(shù)控加工機(jī)床、刀具、控制系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)方面，均走在世界的前列。此后，許多學(xué)者在熱變形方面做過較深入的研究 ，如清華大學(xué)的高賽、曾理江等人提出使用三路單光束干涉儀對(duì)機(jī)床主軸熱誤差進(jìn)行非接觸式的實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié) 果表明，該方法快速、準(zhǔn)確，測(cè)量誤差可達(dá)到 m[10]。本文采用誤差預(yù)防法對(duì)機(jī)床主軸系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使其散熱特性好，提高其加工精度?；谟邢拊獙?duì)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)。 Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位， Pro/Engineer 作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。 2． 基于 特征建模 Pro/E 是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 CK1416 數(shù)控車床主軸 3D 建模 CK1416 數(shù)控車床主軸的熱特性有限元分析 一． ProE 和 ANSYS 簡介 ANSYS 有限元 軟件 包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。 現(xiàn)主要就 ANSYS 熱分析進(jìn)行討論： 熱分析一般是單獨(dú)進(jìn)行的，其后往往還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的應(yīng)力。 （ 4） 熱對(duì)流，是熱傳遞的一種方式，當(dāng)存在流體，氣體和溫度時(shí)發(fā)生。 2 三種基本熱傳遞方式 1） 熱傳導(dǎo) 當(dāng)物體內(nèi)部存在溫差，即存在溫度梯度時(shí)，熱量從物體的高溫部分傳遞到低溫部分；而且不同溫度的物體相互接觸時(shí)熱量會(huì)從高溫物體傳遞到低溫物體。 2）對(duì)流 熱對(duì)流是指固體的表面與它周圍接觸的流體之間，由于溫差的存在而引起的熱量交換。熱對(duì)流用牛頓冷卻方程來描述： )(39。物體
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