人造石精密機床床身動靜態(tài)性能研究及結構強化.pdf

1、人造石是以天然花崗石顆粒為骨料，以有機樹脂作粘結劑的一種新型復合材料，具有優(yōu)良的阻尼減振性能、低熱膨脹系數(shù)、高耐腐蝕性能，以及較好的力學性能，適用于制造高速和精密加工機床、激光、電子等設備的底座和床身等機械基礎件。本文對人造石精密機床床身的動靜態(tài)性能進行仿真研究并試驗驗證。
　　 對選定的典型人造石精密機床床身進行受力分析，結果表明在工件、主軸箱、尾座、床鞍、刀墊-刀架-車刀等的重力以及切削力共同作用下，床身上的1號、2號導軌正

2、面和側面所受載荷均呈梯度分布;3號、4號導軌的正面所受載荷分布均勻，而側面所受載荷呈梯度分布;固定主軸頭的螺栓處載荷集中。
　　 利用有限元仿真軟件ANSYS對HT200床身和同結構的人造石床身進行靜力學仿真分析，結果表明:在相同的工況下，人造石床身各方向的變形量均大于HT200床身，并且其X方向變形對床身的整體變形量影響最大，Y方向次之，Z方向最小。通過導軌預埋45＃鋼件、增加床身尺寸等方式對人造石床身進行局部強化，強化處理后

3、的床身各方向變形量均大幅降低，同時改善應力分布，減少應力集中。
　　 對人造石材料的阻尼性能進行研究，明確了樹脂用量、最大骨料尺寸、稀釋劑、增韌劑和固化劑含量等因素對人造石阻尼性能的定量表征，建立了人造石阻尼性能數(shù)學模型，并進行了實驗驗證。研究結果表明:當樹脂用量增多時，人造石的阻尼比逐漸增大;最大骨料尺寸增大時，人造石的阻尼比逐漸下降，但下降的趨勢逐漸變緩;隨著稀釋劑（丙酮）、固化劑（乙二胺）含量的增加，人造石的阻尼比先降低后

4、增大，但稀釋劑和固化劑含量對人造石阻尼性影響不顯著;提高增韌劑（鄰苯二甲酸二甲脂）的含量時，人造石阻尼性能先增大后降低，增韌劑含量為1.3％時，人造石的阻尼性能最好。
　　 采用仿真軟件ANSYS對HT200床身和加強處理后的人造石床身動態(tài)性能進行仿真研究，兩種材料床身的前八階模態(tài)性能分析表明:強化處理后的人造石床身質量增加，加強導軌改變了結合面的動態(tài)參數(shù)，從而提高了人造石床身的動態(tài)性能，人造石床身的前八階模態(tài)固有頻率均高于HT