【正文】 升降臺(tái)形的銑床的結(jié)構(gòu)模型，并根據(jù)銑床各部分的結(jié)構(gòu)彈性變形對(duì)機(jī)床整體影響的情況，將其結(jié)構(gòu)分成剛性梁與彈性梁兩種。70 年代，德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)的 [11]教授較系統(tǒng)地論述了了解機(jī)床動(dòng)態(tài)特性的意義。常用試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果來(lái)修正有限元模型，由此得到含有結(jié)構(gòu)參數(shù)的、精確的有限元模型。此方法關(guān)鍵的地方是運(yùn)用試驗(yàn)手段獲得的比較精確的系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)理論建模后的系統(tǒng)模型，讓改進(jìn)后的數(shù)學(xué)模型可以真實(shí)的反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，然后對(duì)這樣較真實(shí)的較準(zhǔn)確的模第一章 TH6213 數(shù)控鏜銑加工中心關(guān)鍵零部件模態(tài)分析6型進(jìn)行分析和計(jì)算，得到較為準(zhǔn)確的系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性數(shù)據(jù)，進(jìn)而更好的改進(jìn)及優(yōu)化結(jié)構(gòu)。3）理論試驗(yàn)相結(jié)合的方法該方法是以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，修正機(jī)床的動(dòng)力模型，并利用這個(gè)動(dòng)力模型進(jìn)行整機(jī)動(dòng)態(tài)性能分析與優(yōu)化。比如我們?cè)诮Ｖ?，不得不?duì)相應(yīng)的機(jī)床設(shè)備作相關(guān)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，這樣就必須提供相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)方法、分析處理數(shù)據(jù)的手段，不可避免的造成較高的投入。試驗(yàn)法還可以使建立的模型與實(shí)際的機(jī)床系統(tǒng)具有十分相近的各項(xiàng)性能，從而有效的避免了因建模誤差導(dǎo)致的分析計(jì)算的不準(zhǔn)確。2）試驗(yàn)測(cè)試法試驗(yàn)測(cè)試法即是借助試驗(yàn)測(cè)試的手段對(duì)機(jī)床系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，提取系統(tǒng)的輸入輸出相關(guān)數(shù)據(jù)，在得到的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立起反應(yīng)系統(tǒng)真實(shí)狀態(tài)的模型，并對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算和分析 [8]。造成這些誤差的原因比較多且較復(fù)雜，如邊界條件的近似、界面連接條件、阻尼參數(shù)的確定等。此方法可經(jīng)濟(jì)、快速地達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，它最明顯的優(yōu)勢(shì)是能夠在機(jī)床設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其動(dòng)態(tài)性能存在的問(wèn)題，及時(shí)提出解決的方案。研究機(jī)床動(dòng)態(tài)特性的方法主要有：TH6213 數(shù)控鏜銑加工中心關(guān)鍵零部件模態(tài)分析 第一章51）理論分析法理論分析法就是以結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本理論為基礎(chǔ)，依據(jù)機(jī)床的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行理論建模和分析，并最終得到機(jī)床理論動(dòng)態(tài)特性的方法。隨著計(jì)算機(jī)的普及，機(jī)床結(jié)構(gòu)與振動(dòng)方面理論的迅速發(fā)展，先進(jìn)的機(jī)床動(dòng)態(tài)分析和試驗(yàn)技術(shù)的相繼出現(xiàn)以及機(jī)床自振理論知識(shí)的逐步深入與統(tǒng)一，目前的技術(shù)已能夠解決機(jī)床工作時(shí)因?yàn)閯?dòng)態(tài)力的原因而發(fā)生的各種復(fù)雜問(wèn)題。如果要獲得具備較高動(dòng)態(tài)特性的結(jié)構(gòu)，往往需經(jīng)過(guò)多次試制、改進(jìn)設(shè)計(jì)等漫長(zhǎng)的研究過(guò)程。導(dǎo)軌選用德國(guó)進(jìn)口的機(jī)床專(zhuān)用大尺寸重載滾柱直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌。先進(jìn)的方形主軸箱頭部設(shè)計(jì)，大大提高了其強(qiáng)度與剛度。加工零件的過(guò)程具有高精、高效、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，可廣泛適用于汽車(chē)、航空航天、船舶制造、軍工、能源、電力設(shè)備、礦山機(jī)械、鍛壓設(shè)備和模具等行業(yè)中。它是江源精密機(jī)械有限公司與意大利合作共同研發(fā)的一款機(jī)床，該機(jī)床已被列為江蘇省工業(yè)支撐項(xiàng)目（BE2022076）。（5）模塊化：數(shù)控機(jī)床將向模塊化的方向發(fā)展，這樣既縮短了制造的周期、降低了成本，而且有利于制造商和客戶(hù) [7]。TH6213 數(shù)控鏜銑加工中心關(guān)鍵零部件模態(tài)分析 第一章3（3）高精度：數(shù)控機(jī)床以及加工件的精度會(huì)越來(lái)越高，且精度的保持性會(huì)更好。未來(lái)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展之路為高速度、高性能、高精度、高柔性化和模塊化：（1）高速度：數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。隨著微型電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，今后數(shù)控機(jī)床在數(shù)量、品種上將不斷增多并且數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與 CAD、CAM、CAE 互相促進(jìn)，相輔相成。隨著大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，多品種柔性化生產(chǎn)正在蓬勃發(fā)展，以適應(yīng)社會(huì)產(chǎn)品多樣化的需求。大量國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，已在廣大用戶(hù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用，取得了用戶(hù)的好評(píng)。1980 年，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量達(dá) 692 臺(tái)，1999 年產(chǎn)量達(dá)九千多臺(tái)，2022 年超過(guò)了萬(wàn)臺(tái)。這樣改變了以往產(chǎn)品的質(zhì)量不可靠的問(wèn)題，至此我國(guó)開(kāi)始大批量生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床并將它正式用在加工制造方面。1980 年起，我國(guó)先后引進(jìn)了日、德、美、西班牙的數(shù)控系統(tǒng)、各種數(shù)控機(jī)床，各類(lèi)機(jī)、電、液、氣基礎(chǔ)元部件等進(jìn)行合作生產(chǎn)。而日本在此階段，規(guī)劃周密、科學(xué)行事、步子扎實(shí)，在發(fā)展生產(chǎn)高效、自動(dòng)化的機(jī)床、自動(dòng)線(xiàn)的基礎(chǔ)上，保證主機(jī)過(guò)硬的設(shè)計(jì)本領(lǐng)，可靠的配套元部件、數(shù)控系統(tǒng)。1958 年，我國(guó)研制出了首臺(tái)數(shù)控機(jī)床。如今人們認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題能力不斷提高，機(jī)床制造行業(yè)中新產(chǎn)品研制人員越來(lái)越重視機(jī)床結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的分析和研究這一重要環(huán)節(jié)，尤其是機(jī)床的模態(tài)分析 [23]。如果把機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行一定的改善，完全可以使它的加工精度、效率、抗振性能、使用壽命以及可靠性得到一定的提高，并且機(jī)械噪聲也會(huì)有所降低。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、先進(jìn)刀具的大量出現(xiàn)和使用以及工藝水平的不斷提高，機(jī)床的加工性能需向高精度、高效率和高光潔度等方向發(fā)展。這些產(chǎn)品基本都是我國(guó)國(guó)防軍工、重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目急需的關(guān)鍵核心部分。數(shù)控鏜銑加工中心是主要用作鏜銑的一種數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床行業(yè)不僅是先進(jìn)制造技術(shù)的載體，是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的關(guān)鍵，同時(shí)還關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家的戰(zhàn)略物資問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床行業(yè)是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，數(shù)控即數(shù)字控制（Numerical Control簡(jiǎn)稱(chēng) NC），是數(shù)字程序控制的簡(jiǎn)稱(chēng)。 modal experimentWritten by WangxuSupervised by Wang chuanyang目 錄第一章 緒 論 ....................................................................................................................1 引言 ..............................................................................................................................1 課題研究的背景、來(lái)源及方法 ..................................................................................1 課題研究的背景 ...................................................................................................1 課題的來(lái)源 ...........................................................................................................3 數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)特性研究方法 ...............................................................................4 國(guó)內(nèi)外研究概況 ..........................................................................................................6 理論研究狀況 .......................................................................................................6 試驗(yàn)研究狀況 .......................................................................................................8 綜合方法研究的狀況 .........................................................................................10 本文研究的內(nèi)容、意義及工作流程圖 ....................................................................11 研究的內(nèi)容 .........................................................................................................11 研究的意義 .........................................................................................................12 課題工作流程圖 .................................................................................................13 本章小結(jié) ....................................................................................................................14第二章 有限元模態(tài)分析的基本理論 ..............................................................................15 有限元分析的基本理論 ............................................................................................15 有限元分析法概述 .............................................................................................15 有限元分析的一般過(guò)程 .....................................................................................15 輔助工程技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) ................................................................................18 CAE 現(xiàn)狀 .............................................................................................................19 CAE 發(fā)展趨勢(shì) ..................................................................................................20 有限元分析軟件 ANSYS WORKBENCH 介紹 ...........................................................21 ANSYS 軟件簡(jiǎn)介 ................................................................................................21 ANSYS Workbench 介紹 ....................................................................................22 模態(tài)分析基本理論 ....................................................................................................22 概述 .....................................................................................................................22 模態(tài)參數(shù)與模態(tài)方程 .........................................................................................23 本章小結(jié) ....................................................................................................................26第三章 基于 ANSYS WORKBENCH 的 TH6213 立柱與主軸箱理論模態(tài)分析 .........27 ANSYS WORKBENCH 模態(tài)分析過(guò)程 .........................................................................27 子空間迭代理論 ........................................................................................................28 立柱模態(tài)分析過(guò)程 ....................................................................................................31 立柱三維模型的建立 .........................................................................................31 立柱三維模型的簡(jiǎn)化