【正文】 international research in this field has made great progress though, but the theory and the breadth and depth of engineering is not enough. Highspeed movement of the spindle in a lot of heat generated in the process so that the spindle temperature, it is necessary to carry out a large number of spindle thermal deformation of proposed pensation measures to improve the CNC machine tools precision. Its context for the study is as follows: 1. To establish threedimensional CAD model of machine tool spindle, the model can display Spindle structure lively. 2. On the basis of analyzing the internal heat of spindle, establish the temperature field finite element analysis model of spindle. Finite element of the spindle based on a detailed analysis of the temperature, so it lays the foundation of machine tool spindle thermal deformation for the CK1416 CNC Machine. 3. Taking advantage of Powerful ANSYS thermal analysis function, parametric modeling lathe spindle and set parameters, obtained steadystate temperature distribution, successfully achieve the target of the machine tool spindle thermal deformation analysis. Keywords: CNC lathe, modeling, finite element analysis, temperature, steadystate analysis 3 第一章 緒論 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?；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)。其研究?jī)?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)。目錄 摘要 ................................................................................................................................ 1 ABSTRACT ........................................................................................................................ 2 第一章 緒論 ................................................................................................................... 3 研究的目的和意義 ................................................................................................... 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................... 4 主要研究?jī)?nèi)容 ......................................................................................................... 5 第二章 Pro/E 及 3D 建模 .................................................................................................. 6 Pro/E 簡(jiǎn)介 ............................................................................................................... 6 CK1416 數(shù)控車床主軸 3D 建模 ................................................................................. 7 第三章 ANSYS 簡(jiǎn)介及機(jī)床主軸熱特性有限元建模 .......................................................... 8 ANSYS 簡(jiǎn)介 ........................................................................................................... 8 ANSYS 熱分析類型 ................................................................................................ 8 有限元熱分析基礎(chǔ) .................................................................................................. 8 建立 ANSYS 分析模型 ............................................................................................ 12 第四章 主軸的溫度場(chǎng)分析 ........................................................................................... 21 機(jī)床熱變形理論 ................................................................................................... 21 軸承發(fā)熱量計(jì)算 ................................................................................................... 22 主軸系統(tǒng)熱傳遞方式及性能參數(shù)確定 ..................................................................... 26 主軸系統(tǒng)溫度場(chǎng)分布 ............................................................................................. 27 本章結(jié)論 ............................................................................................................... 30 結(jié)論與展望 ................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 33 致謝 .............................................................................................................................. 34 1 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(jìng)爭(zhēng)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)， 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， 針對(duì)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(duì)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。 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(chǎng)的有限元分析模型。 3. 利用 ANSYS 強(qiáng)大的熱分析功能，對(duì)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(chǎng)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)。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)。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(zhǎng)，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。 提高國家的整體水平 [1]。 據(jù)研究表明 ，機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響是十分重要的因素之一。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。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(duì)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。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。開始階段是利用熱工學(xué)理論知識(shí)研究機(jī)床熱變形問題 ,初步建立了溫度場(chǎng)與熱變形之間的定性關(guān)系。 在近