【正文】 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài)□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格評(píng)定成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”）教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見(jiàn)：系主任： （簽名）年 月 日某車(chē)床主軸箱箱體振動(dòng)分析與加工工藝設(shè)計(jì)摘要：車(chē)床主軸箱是車(chē)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，它支撐著主軸箱中各個(gè)軸并確定著它們之間的相對(duì)位置關(guān)系，當(dāng)主軸箱振動(dòng)時(shí)，它就會(huì)將振動(dòng)傳遞給箱體中的軸，再由軸傳遞到加工工件上，影響工件的加工質(zhì)量。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。目 錄中文摘要 1英文摘要 21 引言 3 論文的目的 3 3 對(duì)研究問(wèn)題的認(rèn)識(shí)及現(xiàn)實(shí)意義 4 對(duì)研究問(wèn)題的認(rèn)識(shí) 4 現(xiàn)實(shí)意義 4 主要研究?jī)?nèi)容 52 C6150主軸箱模態(tài)分析 6 模態(tài)分析理論基礎(chǔ) 6 模態(tài)分析的基本步驟 7 C6150主軸箱結(jié)構(gòu)有限元模態(tài)分析 8 建立模型 8 定義單元屬性 10 劃分網(wǎng)格 11 設(shè)置分析類(lèi)型和選項(xiàng) 12 施加邊界條件并求解 12 查看結(jié)果 13 模態(tài)計(jì)算結(jié)果 14 模態(tài)分析結(jié)果 18 C6150主軸箱模態(tài)分析小結(jié) 19 車(chē)床主軸箱體優(yōu)化 19 改進(jìn)方案 19 改進(jìn)后結(jié)果 203 C6150主軸箱體的加工工藝設(shè)計(jì) 22 主軸箱箱體的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)條件分析 22 毛坯分析 25 定位基面的選擇和加工順序的安排 25 加工方法的選擇 26 熱處理工序的安排 27 加工工藝過(guò)程的擬定 27 加工余量的確定 30 確定切削用量和時(shí)間定額 31 銑頂面 31 銑側(cè)面 32 銑定位面 32 磨定位面 32 銑端面 33 鏜C面孔 33 鏜A面孔 37 鉆擴(kuò)鉸A面孔 38 鉆擴(kuò)鉸C面孔 42 鉆擴(kuò)鉸F面孔 43 浮動(dòng)鏜 44 鉆螺紋孔 44 主軸箱箱體加工工藝設(shè)計(jì)小結(jié) 454 結(jié)論 46致謝 47參考文獻(xiàn) 48畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。因此主軸箱的動(dòng)態(tài)特性直接影響到車(chē)床的精度進(jìn)而影響零部件的加工精度。關(guān)鍵詞：有限元分析、模態(tài)分析、主軸箱、工藝設(shè)計(jì)Abstract：Lathe spindle box is the based ponents of the lathe, It holds up the various axis in the lathe spindle and determine the relative position among them. When spindle box vibration, it will transfer the vibration to the shafts, then transfer to machinings through the shafts. As a consequence,it will influence machining quality of workpieces. So the dynamic characteristic of spindle box not only affect the accuracy of the lathe directly but also affect parts processing , Modal analysis is a quite important part of the dynamic analysis, we can use ANSYS finite element analysis software to found the finite element model and have modal analysis of C6150 lathe spindle box,finaly,we get the natural frequency and vibration mode of one hand,through the analysis of the natural frequency, we can adjust the frequency of other ponents to avoid to produce resonance the other hand, through the analysis of the natural vibration models，we can find out the weak links of the cabinets and take measures to improve them. In the design process ，we can found that most of the mode shapes are swinging and twist through the analysis of the calculation results of the lathe spindle box，which will influence the stability and safety of the lathe， we can improve the vibratility of the lathe spindle box through the optimization design. The processing technology design of the lathe spindle box that have been optimized is another mission for us,we can get the satisfactory lathe spindle box if we arrange the processing operations reasonablely and determined the cutting dosages.Keywords:finite element analysis、modal analysis、main spindle box、process design1 引言 論文的目的 機(jī)床的結(jié)構(gòu)分析分為靜力分析和動(dòng)態(tài)分析，機(jī)床的有限元靜力分析只能反映機(jī)床在切削力和機(jī)床部件的重力作用下機(jī)床的變形。最后對(duì)優(yōu)化后的主軸箱進(jìn)行加工工藝設(shè)計(jì)，選擇合適的加工工藝以獲得符合精度要求的主軸箱。目前的研究趨勢(shì)是把有限元模態(tài)分析方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相得益彰。并且已經(jīng)由求解線性工程問(wèn)題進(jìn)展到分析非線性問(wèn)題。機(jī)床結(jié)構(gòu)理論上是一個(gè)無(wú)限多自由度系統(tǒng)，存在無(wú)數(shù)多個(gè)固有模態(tài)，即有無(wú)數(shù)多個(gè)固有頻率及相對(duì)應(yīng)的振型。這對(duì)于機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、操作空間設(shè)計(jì)以及控制等方面均有重要的指導(dǎo)意義。總之，利用模態(tài)分析理論研究主軸箱的振動(dòng)問(wèn)題具有重要的理論價(jià)值、廣泛的應(yīng)用前景和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。（3）對(duì)主軸箱進(jìn)行模態(tài)分析，設(shè)置各參數(shù)最后求解，得到車(chē)床主軸箱的各階固有頻率、固有振型以及總邊形圖和變形動(dòng)畫(huà)，通過(guò)對(duì)它們的分析，找到箱體的薄弱環(huán)節(jié)，并以此分析結(jié)果作為結(jié)構(gòu)改進(jìn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)的依據(jù)。2 C6150主軸箱模態(tài)分析 模態(tài)分析理論基礎(chǔ) 圖1 單自由度系統(tǒng) 圖2 多自由度系統(tǒng)由一個(gè)無(wú)質(zhì)量的彈簧和無(wú)彈性的質(zhì)量所組成的系統(tǒng)稱(chēng)為單自由度系統(tǒng)，單自由度運(yùn)動(dòng)微分方程式為，m、c、k分別為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、阻尼和剛度；分別為結(jié)構(gòu)的加速度、速度和位移；f為結(jié)構(gòu)的外激勵(lì)。通過(guò)對(duì)多自由度系統(tǒng)的分析可知，它有多種振動(dòng)形式，即有多種振型，對(duì)應(yīng)每一種振型有各自的固有頻率。對(duì)于自由振動(dòng)，沒(méi)有外加激振力，無(wú)阻尼，式(1)變?yōu)椋? (2)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)表明，阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)頻率和振型影響不大，因此，常用無(wú)阻尼自由振動(dòng)方程式(2)來(lái)求解結(jié)構(gòu)的固有頻率和相應(yīng)的振型。這樣的問(wèn)題稱(chēng)之為廣義特征值問(wèn)題，而這樣的ω178。將（7）式改寫(xiě)為 (8)由于q是非零向量，上式有解的條件是矩陣KλM的行列式應(yīng)為零，即 (9)上式數(shù)學(xué)上稱(chēng)為廣義特征方程，式中n為矩陣K或M的階數(shù)。如果指定了非線性單元將作為線性的來(lái)看待。（3）模態(tài)擴(kuò)展求解器的輸出內(nèi)容主要是固有頻率，固有頻率被寫(xiě)到輸出文件Jobname．OUT及振型文件Jobname．MODE中?？梢栽赑OSTl中觀察模態(tài)分析結(jié)果。3）運(yùn)行ANSYS，F(xiàn)ile→Import→PARA...→左側(cè)框中就會(huì)看到剛才生成的*.x_t文件，選中OK導(dǎo)入完成。每個(gè)單元類(lèi)型有一個(gè)特定的編號(hào)和一個(gè)標(biāo)識(shí)單元類(lèi)別的前綴，如SOLID45，PLANE77等。有限元中，三維實(shí)體單元有兩種：六面體單元和四面體單元。如單示類(lèi)型一樣，每一組材料特性有一個(gè)參考號(hào)。密度：P=7210 kg／m3。 劃分網(wǎng)格ANSYS提供了智能劃分網(wǎng)格功能，它考慮幾何圖形的曲率以及線與線的接近程度自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，它較適合于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的自由網(wǎng)格劃分，有l(wèi)—10的精度等級(jí)，默認(rèn)等級(jí)為6級(jí)。 設(shè)置分析類(lèi)型和選項(xiàng)(1)Analysis Type Modal，指定分析類(lèi)型為模態(tài)分析。設(shè)置提取模態(tài)階數(shù)為15階。主軸箱是通過(guò)復(fù)合面導(dǎo)軌固定在底座上，再由箱體底面的螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸箱體的固定，在有限元模型中，把主軸箱的邊界約束簡(jiǎn)化為約束與固定螺栓位置相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的各方向的自由度，由于主軸箱與底座相固定，通過(guò)復(fù)合面導(dǎo)軌與底座相接觸，并以螺栓固定以實(shí)現(xiàn)全約束。(2)顯示模態(tài)振型GUI．Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shapes。對(duì)于頻率高的模態(tài)振型，它主要影響零件的精加工，這是因?yàn)榫庸r(shí)主軸轉(zhuǎn)速高，頻率高，刀具進(jìn)給量小，當(dāng)高階振型的固有頻率和精加工的頻率相等時(shí)，容易發(fā)生共振，引起箱體振動(dòng)和變形，精加工主要影響表面粗糙度、加工表面質(zhì)量、加工精度等，所以我們應(yīng)該通過(guò)分析高頻率的振型來(lái)研究箱體振動(dòng)對(duì)精加工的影響，盡量避免發(fā)生共振。其次的振幅出現(xiàn)在第12階模態(tài)里，也出現(xiàn)在第一個(gè)支撐板和箱體側(cè)面上。 車(chē)床主軸箱體優(yōu)化 改進(jìn)方案通過(guò)箱體的各階陣型的分析可知，前3階陣型為平面內(nèi)的整體轉(zhuǎn)動(dòng)；4階、11階及14階、15階振型主要表現(xiàn)為支撐板的左右擺動(dòng)，在加工過(guò)程中，箱體內(nèi)支撐板的明顯擺動(dòng)會(huì)影響主軸的直線度和齒輪嚙合時(shí)傳動(dòng)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致加工零件半徑等尺寸精度降低，因此需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； 5階后箱體出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，需要引起足夠的注意，因?yàn)橄潴w的扭轉(zhuǎn)則會(huì)引起箱體的變形，進(jìn)而引起主軸等箱體內(nèi)其它軸的變形，同時(shí)由箱體引起的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致加工表面的振動(dòng)，使表面粗糙度增大；箱體的扭轉(zhuǎn)會(huì)影響箱內(nèi)齒輪的嚙合，影響傳動(dòng)的穩(wěn)定性高，也會(huì)嚴(yán)重影響箱體主軸相對(duì)箱體的位置精度，會(huì)導(dǎo)致零件的加工半徑不一致，這些進(jìn)而都會(huì)影響加工精度；而且箱體的變形還會(huì)使工件和刀具之間產(chǎn)生相對(duì)位移，影響正常的運(yùn)動(dòng)軌跡，這樣就影響了零件的加工表面質(zhì)量。對(duì)于第7階以后出現(xiàn)的明顯的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可通過(guò)增加內(nèi)筋和箱體側(cè)壁的厚度來(lái)提高振動(dòng)特性。3 C6150主軸箱體的加工工藝設(shè)計(jì) 主軸箱箱體的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)條件分析車(chē)床主軸箱箱體是車(chē)床幾個(gè)箱體中精度要求最高的一個(gè)，它的加工質(zhì)量，對(duì)機(jī)床的工作精度和工作性能，對(duì)裝配勞動(dòng)量都