精密数控中孔座面磨床结构动态特性分析

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1、东南大学硕士学位论文轨与支撑元件间的受力情况确定静压导轨的有限元模型。(3)对WX一2017中孔座面磨床进行结构动态特性分析。根据中孔座面磨床的工况特点，对磨床特定频段进行模态分析与谐响应分析，由易被激发的主振型寻找动态性能相对薄弱的部件，为下一步进行结构改进设计指明方向。(4)针对动态性能薄弱的部件，给出结构改进方案，将改进部件结构代入整机中进行结构动态特性分析，验证所提出的改进方案是否可行。(5)探讨调谐质量阻尼器和多重调谐质量阻尼器对WX．2017中孔座面磨床结构动态特性的影响。根据阻尼器的动力学方程，理论计算其减振效果、阻尼器结构参数对

2、减振效果的影响：以受端面磨削力激振时的磨床为例设计调谐质量阻尼器与多重调谐质量阻尼器参数，并利用ANSYS软件分析带阻尼器的系统的结构动态特性，据分析结果判断附加阻尼器减振的可行性。6第二章WX-2017中孔座面磨床动力学建模2．1概述第-ill!WX．2017中孔座面磨床动力学建模建立高精度的有限元模型是对WX．2017中孔座面磨床进行结构动态特性分析的基础。本章将借助Pro／E软件建立磨床结构的三维模型，以此为基础，在ANSYS软件中完成对三维模型的离散化以及基本参数的设置。2．2WX．2017中孔座面磨床简介与三维建模WX．2017中孔座

3、面磨床用于电控高压共轨柴油喷射系统中喷油嘴的加工。如图2—1所示，喷油嘴共有三个磨削加工面：座面、中孔面、端面。座面中孔端丽图2-1喷油嘴剖视图本款中孔座面磨床机械结构部分由床身、磨削进给系统、磨头、工件进给系统和工件主轴箱等主要部件组成(图2—2)。图2-2wx一2017中孔座面磨床结构1一床身；2一磨削进给系统；3一端面磨削磨头；4一座面磨削磨头；5--中孔磨削磨头；6--5E件主轴箱；7--Y_件进给系统与喷油嘴结构中的三个加工面相对，本款磨床分别配备了对应的磨头：端面磨削磨头一移动z向工件进给系统，使工件与端面磨削主轴相对，进行端面磨削

4、，磨削主轴转速30000r／min(500Hz)；座面磨削磨头一将工件移至与座面磨削主轴相对，磨削进给系统东南大学硕士学位论文上滑板X向进给，磨削主轴转速90000r／min(1500Hz)，进行锥面磨削：中孔磨削磨头一磨削主轴转速120000r／min(2000Hz)；上述三种频率的磨削主轴均为电主轴结构。这种通过工件进给系统切换磨头的方法，可实现一次装夹多工序加工，减少装夹误差，提高加工精度。此外工件主轴转速3000r／min(50Hz)，采用同步伺服电机1FT6041-4AF71带动，经由皮带轮传动实现工件转动。工件进给与磨削进给系统是磨

5、床中的可移动部件，由底座、滑板组成(图2．3)，基于滑行精度、平稳性方面的考虑，采用液体闭式静压导轨实现滑动部件与固定部件间的结合，配备直线电机拖动滑板，液体静压导轨行进过程平稳、摩擦小、精度高，可以满足喷油嘴加工的精度要求。蟹利遗绐系统工件送给系统图2-3进给系统结构磨削进给系统：l一底座，2一直线电机，3一滑板工件迸给系统：仁底座，5一滑板，仁直线电机基于Pro／E软件，首先建立WX．2017中孔座面磨床的CAD模型(图2．4)，考虑到有限元模型中的网格划分难度，对其中相关元件进行了简化处理：图2．4WX．2017中孔座面磨床三维模型(1)

6、结构中包含对网格划分不利但对中孑L座面磨床动态特性影响很小的小特征，如倒角、圆角、螺钉孔等，建模时略去了这些特征；(2)磨削主轴为电主轴系统，结构复杂，但在本文的结构动态特性分析中电主轴的内部结构并不是分析的重点，为便于计算，将其简化为圆柱光轴；第二章WX．2017中孔座面磨床动力学建模(3)参照同步伺服电机1FT6041．4AF71的密度，将滑轨行进时采用的直线电机1FN3100．4NC80、1FN3100．2NC80建模为密度相同的长方体块，参数设置见表2．1。表2．1电机参数编号质量(Kg)电机密度(Kg／m3)长方体尺'-J-(mm】同

7、步伺服电机lFr604l-4AF716．63716直线电机1FN3100．4NC80lO3716487×88×60直线电机IFN3100．2NC805．93716252x105×602．3中孔座面磨床有限元建模上一节在Pro／E软件中完成WX．2017中孔座面磨床的三维建模，本节将在此基础上，借助有限元软件ANSYS建立磨床的有限元模型。下图为将CAD模型离散形成的有限元模型：图2-5WX一2017中孔座面磨床有限元模型表2．2模型各部件材料参数l材料弹性模量(×1011Va)泊松比密度(Kg／m3)元件2．070．2697000主轴1．2O．

8、253716电机HT200O．8O．257250主轴箱、磨头座、电机板等HT3001．3O．257350床身QT500-71．550．277300底座