学位论文—龙门五面体加工中心关键部件的 动力学分析研究.doc

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）龙门五面体加工中心关键部件的动力学分析研究陈斯炮二○○九年十二月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2110601009广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）龙门五面体加工中心关键部件的动力学分析研究陈斯炮指导教师姓名、职称：李锻能教授企业导师姓名、职称：无专业或领域名称：机械制造及其自动化学生所属学院：机电工程学院论文答辩日期：二零零九年十二月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDe

2、greeofMasterofEngineeringScienceResearchonDynamicsAnalysisoftheKeyPartsoftheGantryTypePentahedralMachiningCenterMasterCandidate：ChenSipaoSupervisor：Prof.LiDuannengDecember2009MechanicalManufacturing&AutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，

3、P.R.China，510006摘要摘要高速度、高精度、高效率和高刚度已成为当今数控机床发展的主要方向，普通龙门机床一般只能进行单面加工，当加工零件的另一个表面时，需要加装一个直角转换头或者调转零件的加工面后重新装夹，这不但增加了机床操作者的劳动强度，影响加工效率，并且重新定位装夹也降低了零件的加工精度，为了弥补这些不足，龙门五面体加工中心便应运而生。五面体加工中心一次装夹就能实现工件五个表面的加工，这大大提高了零件的加工精度和加工效率，降低生产成本，因此五面体加工中心成为当前数控机床行业重点研究的对象之一。五面体

4、加工中心机械结构复杂，各结构部件刚度要求也很高。本文针对目前国内五面体加工中心结构刚度设计的问题，以广州某数控机床公司开发生产的VMC23250型龙门五面体加工中心为研究对象，运用SolidWorks对机床主要零部件进行三维建模和虚拟装配，运用动力学方法对其关键部件进行分析，通过分析计算结果对机床的静动态性能进行评估，找出机床结构上的薄弱环节，进而对其进行改进优化，最后对改进后的结构作分析对比，寻求改进后的设计方案。论文的具体内容如下：1．基于机床动力学的分析理论，建立龙门五面体加工中心关键部件的力学模型，并对其进

5、行受力计算，为后续的动力学分析提供合理的边界条件以及刚度计算依据。2．从龙门五面体加工中心的结构特点出发，在SolidWorks软件平台上对机床结构进行建模和虚拟装配，并用有限元分析插件COSMOSWorks对机床的关键部件进行力学特性分析，得出它们的受力情况、固有振动频率和振幅等情况。通过对机床关键部件的静动刚度分析结果来评估机床结构的稳定性。3．针对机床横梁原结构存在的问题，本文创新性提出了一种新型的横梁结构——拱型预紧结构，并开展设计研究，并对改进后的横梁作进一步分析，将分析结果与原结构数据进行对比，得出改进

6、后的横梁结构方案。通过上述内容的研究，可以发现，用动力学方法对龙门五面体加工中心的关I广东工业大学硕士学位论文键部件进行动态特性分析，能够尽早发现机床结构存在的问题，从而有针对性的进行改进。研究结果表明：改进后横梁结构的静动刚度都有了明显提高，基本满足龙门五面体加工中心高刚度的设计要求，从而提高了机床的工作性能，这对缩短我国与国际在五面体加工中心设计水平上的差距有一定现实意义。关键词：五面体机床；虚拟建模；动力学分析；横梁部件；预拱结构IIABSTRACTABSTRACTAtpresent,highspeed,hi

7、ghprecision,highefficiencyandhighrigidityhasbecomethemaindirectionofdevelopingNCmachine.Thecommongantrymachineonlyrealizeonesideofprocessingpart,itneedstoloadaconvertingjointortransferprocessingsurfaceofpartandclampitagainwhenprocessingtheothersideofpart,which

8、leadtoincreasethelaborintensityofworker,anddecreaseprocessingefficiencyandprecision,itishardtomeetthedevelopmentofhighspeedmachining.Thegantryfive-sidedmachiningcenterismanufacture