SZJY-6數(shù)控鏜銑床關(guān)鍵件的特性分析及拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，需要大量的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，尤其對(duì)于高端裝備的研制，更需要精密的數(shù)控機(jī)床來(lái)支撐，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用范圍廣，如航空航天、船舶、核電等裝備制造業(yè)。數(shù)控機(jī)床的性能指標(biāo)主要從數(shù)控機(jī)床的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性?xún)煞矫孢M(jìn)行評(píng)價(jià)的。數(shù)控機(jī)床的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的好壞將直接影響機(jī)械加工質(zhì)量和數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性。而對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量和穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性上，因此獲得數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，對(duì)評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床的

2、性能，具有重要的意義。
　　本文以 SZJY-6數(shù)控鏜銑床的主軸和主軸箱為研究對(duì)象，對(duì)主軸和主軸箱進(jìn)行靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析及對(duì)主軸箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：
　　(1)建立 SZJY-6數(shù)控鏜銑床的主軸和主軸箱的三維模型。通過(guò) CATIA三維建模軟件，依據(jù)主軸和主軸箱原有的尺寸，完成主軸和主軸箱的三維實(shí)體模型的構(gòu)建。
　　(2)對(duì)主軸和主軸箱的模型作合理的簡(jiǎn)化。在不影響求解精度的情況下，對(duì)主軸和主軸箱作合理的

3、簡(jiǎn)化。
　　(3)構(gòu)建主軸和主軸箱的有限元模型。將主軸和主軸箱導(dǎo)入 ANSYS Workbench中，通過(guò)設(shè)置單元類(lèi)型，選擇網(wǎng)格劃分的方式，對(duì)主軸和主軸箱進(jìn)行網(wǎng)格劃分，從而完成主軸和主軸箱的有限元模型的構(gòu)建。
　　(4)對(duì)主軸進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，及對(duì)主軸箱進(jìn)行靜力學(xué)分析及模態(tài)分析。分別得出主軸和主軸箱的位移和應(yīng)力云圖，及主軸的六階固有頻率和幅頻曲線(xiàn)和主軸箱的六階固有頻率。分析結(jié)果表明主軸和主軸箱具有良好的剛

4、度、強(qiáng)度和抗振能力，而主軸箱的設(shè)計(jì)過(guò)于保守，需要對(duì)主軸箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。
　　(5)選取拓?fù)鋬?yōu)化的方法對(duì)主軸箱進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。通過(guò)將質(zhì)量設(shè)置為目標(biāo)函數(shù)，以施加的切削力和位移為邊界條件，對(duì)主軸箱進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果顯示主軸箱優(yōu)化后的重量相比主軸箱優(yōu)化前的重量減輕了9％。對(duì)優(yōu)化后的主軸箱進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，通過(guò)將優(yōu)化后的主軸箱的剛度、強(qiáng)度和固有頻率和優(yōu)化前相對(duì)應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證了主軸箱拓?fù)鋬?yōu)化后結(jié)構(gòu)的合理性。