论文部分内容阅读
随着数控机床朝高速、高精度、高性能方向发展,在设计阶段必须考虑数控机床的动态性能。影响数控机床动态性能的因素除了数控机床本身结构的固有特性外,还更多地受到各部件结合部特性的影响。本文主要就是针对机械导轨结合部对XK8150数控铣床整机动态性能的影响,研究机械结合部的动力学特性。本课题来源于云南省省院省校合作项目“共建昆明铣床厂产品开发技术创新中心”,是其中的一个子项目,主要工作是以XK8150数控铣床为对象,研究机械结合面的宏观动态特性及其对整机动态特性的影响。本文建立了一种基于ANSYS的COMBIN14单元来模拟结合面等效动力学模型,根据结合面动力学等效建模原则,在该结合面上有约束的方向上采用四组弹簧阻尼器来模拟结合面的刚度和阻尼,利用ANSYS中的优化模块,优化识别结合部的等效动力学参数。该方法是以动态试验得到部件在装配下的模态频率为依据,然后在ANSYS中采用COMBIN14单元和SOLID45单元进行参数化建模,以COMBIN14单元的刚度系数和阻尼系数为设计变量,以模态分析计算得到的模态频率为状态变量,以分析得到的模态频率和实验模态频率值差作为优化目标函数,利用ANSYS中的优化设计模块,优化计算得到COMBIN14单元的刚度系数和阻尼系数,即结合面等效动力学参数。此方法是一种理论建模计算与动态实验相结合的一种结合部参数识别方法,它弥补了传统的单独的动态实验方法和理论计算方法的不足,以模态频率作为识别准则,避免了动态试验程序的复杂性,采用ANYSYS中的优化模块进行优化计算,使理论计算过程更简单。同时还利用了虚拟仪器设备进行动态实验,减少了传统设备带来的实验误差。在识别得到结合部等效动力学参数的基础上,研究了结合部对部件的动态特性的影响,主要研究结合部对各部件模态频率的影响,即结合部的刚度和阻尼对部件的模态频率的影响,得到了相应的影响曲线。研究结果表明:增大结合部的刚度对部件的模态频率有提高或有降低;结合部的阻尼对部件的模态频率总是起降低作用,对部件的模态振型有大大的衰减作用。另外考虑到结合部的影响,对数控铣床进行整体分析,分析整机薄弱环节,有利于提高数控铣床的动态特性和铣床设计质量,为数控铣床整机动态特性的分析和优化设计提供参考方法。