基于虚拟样机技术复合多功能车床功能部件设计与仿真

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1、摘要伴随着中国科学技术及经济的迅速发展，机械制造技术的不断提高，数控机床朝着智能化、高柔度、高速、高精密、高效方向发展，激烈的市场竞争要求数控机床具有优良的加工性能及良好的工艺可能性。机床的加工性能主要包括切削效率及加工质量这两个方面，这两个方面和数控机床的动静态特性密切相关；因此提高数控机床的动静态特性是目前重点研究内容。在工厂实际的生产环节中，为了使数控机床工具有良好的精度保持性及静动态特性、加工工艺性，这就要求数控机床设计人员在数控机床的设计及制造的整个环节中，对数控机床进行全面的静动态性能分析。本论文以当地的某机床企业生产的复合多功能数控车床为研究对象，着重

2、对复合多功能车床的立柱单元和整机结构进行了分析与设计，主要研究内容为：1.详细综述了国内外功能复合加工机床和虚拟样机技术发展情况及刚柔耦合理论的国内外研究现状，详细阐述了本课题提出的目的和意义，明确了本论文研究的主要内容。2.通过Solidworks软件对复合多功能车床的动力刀塔的立柱单元进行了实体建模。并且把该立柱单元导入有限元分析软件ANSYS，并且对它进行了动力学和静力学分析计算，发现原立柱结构不满足工况要求，所以改进立柱结构，在此基础上分别进行了尺寸优化设计和拓扑优化设计。3.运用有限元分析软件对复合多功能车床的原整机进行静力学计算和模态分析计算，分析表明原

3、整机不满足工况要求，根据尺寸优化设计后确定立柱结构的尺寸重新建立立柱的三维实体模型，从而装配成新复合多功能车床的整机实体模型，并对新整机进行静力学计算和模态分析，分析结果表明新整机模型满足设计要求。4.建立该机床的复合多功能车床的动力刀塔直线导轨的刚柔耦合动力学模型，并且进行动力学仿真，仿真结果表明原直线定导轨的刚度不满足要求，从而重新选取直线导轨。关键词：复合多功能车床；有限元法；模态分析；刚柔耦合；优化设计；虚拟样机IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofchina'stechnoloyandscience,advancementof

4、manufacture,modernmachinewasakedtobehigherspeed,moreefficient,higherprecisionandhigherflexibility,moreintelligent.Goodtechnicalcapabilityandhighermachiningcapabilityisalsodemand.Themachiningcapabilityincludethemachineprocessingqualityandcuttingefficiency,Thetwoaspectsofthemachinetoolwa

5、scloselyrelatedwithstaticanddynamicperformanceofthemachinetool.Therefore,raisingthestaticanddynamicperformanceofthemachinetoolthatisthekeyresearchcontentatpresent.Intheactualproductionprocess,inordertoguaranteethemachinetoolhasgoodstaticanddynamiccharacteristics,precisionkeepingandproc

6、essingtechnologyquality,whichrequiredthemachinetool’sdesignerwhoanalysedthestaticanddynamiccharacteristicofmachinetoolwithafullyway.1.ThedevelopmentandpresentsituationofthefieldscorrelativeoftheCompoundmulti-functionallatheandvirtualprototypetechnology,rigid-flexiblecouplingtheorytomac

7、hinetoolisreviewedandsummarizedathomeandabroad,andtheaim,meaningandtheresearchcontentinthepaperissetforth.2.UsingSolidWork3Ddesignsoftwaretobuiltpillarofthemachinetool’smodelimportpillar’sfiniteelementmodaltotheANSYSsoftwareforstaticanddynimicanalysis,theanaly-ticaloutcomewasnotsatis