某型重型数控机床滑枕设计及温度场仿真分析-开题报告

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1、某型重型数控机床滑枕设计及温度场仿真分析开题报告班级（学号）：2010010173姓名：周鹏指导教师：孙江宏一、综述本课题研究的意义、研究的现状及已有成果1、1课题来源“某型重型数控机床滑枕设计及温度场仿真分析”课题是国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项《重型数控机床关键共性技术创新能力平台》课题的子项目。以齐齐哈尔第二机床厂生产的TK6920重型数控镗铣床为研究对象，，运用有限元思想，借助一系列的软件对机床的滑枕以及温度场仿真分析从而达到提高机床加工精度的目的。1、2课题背景重型数控落地镗铣机床的研究分析起源于上世纪50年代起，国外

2、特别是美、德、日三国是当今世上在数控重型机床科研、设计、制作和应用上,技巧最先进、经验最多的国家。美国的数控机床的主机设计、制作及数控系统基础扎实,且一贯器重科研和创新,故其高性能数控机床技巧在世界也一直领先。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别器重数控机床主机及配套件之先进实用,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功效部件,在质量、性能上居世界前列。日本充分发展大批生产自动化,继而全力发展中小批柔性生产主动化的数控机床。国内中国在1958年研制出第一台数控机床,通

3、过不懈努力，在50余年间,数控机床的设计和制作技巧有较大前进，但是机床结构的设计多半仍然处于经验设计，设计计算时使用一般的结构计算方法，虽然这些计算具有可靠性、科学性，但是对于复杂的机床结构仅有计算和试验是不够的。这导致国内重型数控落地镗铣机床产品和国外产品还存在着很大的差距。1、3研究意义我国是制造大国，工业制造是国家的经济命脉。随着现代工业的发展以及工艺水平的提高，高效率、高精度、低成本加工性能机床的需求越来越多，而且随着加工产品的大型化，自动化的趋势，重型数控落地镗铣机床的需求量越来越高。重型数控落地式镗铣床已列为振兴国家装备制造业“数控

4、机床发展专项规划”，是我国重点扶持的行业，但由于重型数控落地镗铣机床的体积大，吨位重，生产制造成本高，这有必要在设计时进行多方面的分析，降低机械振动，减少部件的弯曲变形从而提高加工工件的生产质量。本课题重点研究重型数控落地镗铣机床的关键部件的静动特性，以及整机的温度场影响变形。课题的结果对提高机床整机的性能以及加工精度具有重大的借鉴意义。对于大型落地式镗铣床变形问题的设计具有推动作用。1、4国内外研究现状分析和成果本次课题研究共查阅相关文献共52篇，年份分布图1所示图1年份分布图从图中看出文献主要集中在2011-1012年，这说明文献的实时性较

5、强，对本论文研究具有重大的借鉴意义。所有文献基本全部以滑枕为主体，进行滑枕的加工工艺、结构设计、变性补偿、静动态分析以及系统热特性介绍和分析。具体情况如图2所示：图2文献内容分类数量统计从图中看出文献总体分为六大类别，分别是对滑枕的加工工艺、设计、变形补偿、静动态分析、热特性分析以及其他机床介绍。整体方面，文献主要是从机床的机构设计分析、动态分析和热特性三个方面进行研究的。主要采用ANSYS有限元软件对机床的结构建模[1][2]，分析机床的结构找到刚度的薄弱环节进行优化，对机床进行热特性分析为整机的冷却系统提供理论[3]，同时改进装置提高加工精

6、度。对于机床的动力分析时采用有限元及结构优化（CAE）技术相结合的手段[4]，提高机床性能。1.滑枕的加工[5]是数控落地镗铣床机械加工的重点及难点，对其加工方法从自主创新、工艺攻关、小批试制、批量生产过程中逐渐总结成熟经验。通过不断的学习和实践，对滑枕的加工技术的一些粗浅经验和总结。在今后的工作中滑枕的加工仍需解决：(I)滑枕的la腔孔测量采用更精确的激光、电子等手段测晕，使测量结果更可靠。(2)提高重大型数控镗铣床滑枕两端孔与内腔孔的同轴度精度[6]。机床滑枕分析主要分为滑枕的结构设计、动特性分析、热特性分析以及滑枕的变性补偿四个方面。（1

7、）结构设计时主要运用有限元分析的方法对滑枕的内部结构的静、动特性进行分析，提高滑枕的灵敏度[7]。（2）动态分析时首先进行三维建模，进而采用ANSYS对滑枕进行动特性分析。分析时，采用BlockLanczos法求解，得出通过增加加强筋、固定螺栓的预紧力、改变约束位置等来调整方滑枕的刚度，起到提高固有频率的目的[8]。（3）热特性分析时主要运用有限元软件仿真计算滑枕系统的稳态温度场分布以及热平衡时间，得出且温度分布均匀程度是影响热变形的关键因素[8-9]。（4）滑枕的变形补偿分析时首先采用PRO/E建模，之后用有限元分析方法对滑枕进行静态分析[1

8、0-13]，从而建立一系列的平衡方程,找出滑枕的补偿方法。3.利用有限元分析软件ANSYS作为分析工具，对整机及其关键部件进行分析[14-18]。主要