零傳動A-C軸雙擺角銑頭設(shè)計和多物理場分析.pdf

1、五軸聯(lián)動數(shù)控機床以其加工復(fù)雜零件的強大能力,在精密儀器、船舶、航天等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。數(shù)控銑頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是五軸聯(lián)動數(shù)控機床最關(guān)鍵的功能部件。A/C軸雙擺角銑頭是數(shù)控銑頭最典型的結(jié)構(gòu)型式。傳統(tǒng)的A/C軸雙擺角銑頭大多為機械式銑頭,它體積大、定位精度低。針對機械式銑頭的這些缺點,本文設(shè)計了一種用力矩電機直驅(qū)的零傳動A/C軸雙擺角銑頭。
　　零傳動A/C軸雙擺角銑頭,因為存在力矩電機,所以存在電場、溫度場和結(jié)構(gòu)場等物理場,這些物理場的

2、耦合對銑頭的性能有較大的影響。為了提高和優(yōu)化銑頭的性能,本文基于ANSYS/Workbench軟件,運用多物理耦合的方法對零傳動A/C軸雙擺角銑頭進(jìn)行分析。
　　本文研究的主要內(nèi)容為:
　　1.零傳動 A/C軸雙擺角銑頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計。包括銑頭整體結(jié)構(gòu)方案的選定和設(shè)計,銑頭加工時銑削力的計算。還有銑頭的電主軸、A軸力矩電機和C軸力矩電機基于計算的型號的選擇。
　　2.零傳動A/C軸雙擺角銑頭的三維建模。運用SolidWor

3、ks軟件對銑頭各個零部件進(jìn)行三維實體建模,把各個零部件按照一定的約束關(guān)系進(jìn)行虛擬裝配,并對裝配體進(jìn)行干涉檢查。
　　3.零傳動A/C軸雙擺角銑頭的運動分析。運用D-H參數(shù)法,通過坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)計算出銑刀中心的位移方程、速度方程和加速度方程,為了更好的分析銑頭的運動,本文對銑頭進(jìn)行了運動仿真,并對仿真的結(jié)果進(jìn)行分析。
　　4.零傳動 A/C軸雙擺角銑頭的優(yōu)化分析。運用多物理場耦合分析的方法,對銑頭進(jìn)行分析,在 ANSYS/Workb

4、ench軟件中對銑頭進(jìn)行靜力分析和模態(tài)分析,并與單物理場分析的仿真結(jié)果進(jìn)行比較。最后運用變密度法提高銑頭的一階頻率,避免發(fā)生共振,并運用變溫度法減小銑頭的變形。
　　5.工程驗證。對工程實例進(jìn)行多物理場耦合分析和理論計算,看其結(jié)果是否一致,從而驗證運用ANSYS/Workbench進(jìn)行多物理場耦合分析的正確性。
　　本文的研究對優(yōu)化零傳動A/C軸雙擺角銑頭的性能,提高我國高檔數(shù)控機床的技術(shù)創(chuàng)新能力和核心競爭力具有積極的意義。