面向用户需求的数控加工中心动态设计系统研究及软件实现

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1、分类号：TH122密级：UDC：编号：201321202013河北工业大学硕士学位论文面向用户需求的数控加工中心动态设计系统研究及软件实现论文作者：张瑞亮学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：曲云霞职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHANDSOFTWAREIMPLEMENTATIONOFDYNAMICDESIGNSYSTEMFORCNC

2、MACHININGCENTREBASEDONUSERS’REQUIREMENTSbyZhangRuiliangSupervisor:Prof.QuYunxiaOctober2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：

3、关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着对数控机床加工精度、加工效率、加工质量等性能要求的提高，机床结构的静动态特性已经成为评估机床整体性能的一项重要指标。本文基

4、于机械结构动态设计理论，采用CAD/CAE相结合的技术，完成了立式数控加工中心VMC650关键部件及整机的建模、静动态特性分析及关键部件的动态设计，旨在提高关键部件及整机的静动态性能。将参数化设计技术、动态设计技术及ANSYS二次开发技术等运用到数控加工中心产品的设计过程中，研发了能够依据用户需求，快速设计出可靠性高、性能良好的数控加工中心产品的数控加工中心动态设计系统（CNCMachiningCenterDyn-amicDesignSystem，简称CMDS系统）。论文取得了以下主要研究成果：1.应用PRO/E软件的参数化

5、设计技术，对立式加工中心VMC650关键部件及整机进行了参数化建模，应用有限元法对加工中心整机及关键部件进行了静动态特性分析，找出了关键部件—立柱及床身的薄弱环节，为后续动态设计工作的展开提供了设计依据。2.基于机械结构动态设计理论，采用变量化分析方法，对立柱和床身结构进行变量化静动态分析，重点研究了内部筋板尺寸对其静动态性能的影响，为合理选择内部筋板的结构尺寸，提升立柱和床身结构的静动态性能提供理论依据；依据机床结构动态设计基本原则，对立柱进行了结构改进，提高了立柱及整机的静动态性能；为面向用户需求的CMDS系统中动态设计

6、模块的开发奠定了理论基础。3.依据CMDS系统的功能需求和性能需求，对系统进行了总体方案设计，完善了系统软件的功能框架；基于产品族设计和模块化设计基本原理，对数控加工中心进行了模块划分和产品族构建，将建立的优秀产品及部件模型添加到系统平台；对系统数据库进行进一步开发，实现了系统数据的有效管理。4.基于CMDS系统功能，应用ANSYS二次开发技术和C++软件编程技术，对系统进行了静力学分析模块、模态分析模块以及动态设计模块的软件开发，实现了系统的动态设计功能，提高了个性化设计效率及设计质量。关键词：数控加工中心动态设计变量化分

7、析产品族IABSTRACTWiththeincreasingdemandingforthemachiningaccuracy,processingefficiencyandprocessingquality,thestaticanddynamiccharacteristicsofthemachinetoolstructurehavebecomeanimportantindextoevaluatetheoverallperformanceofthemachinetools.Inthispaper,basedonthedynam

8、icdesigntheoryofmechanicalstructure,adoptingthecombinationofCAD/CAEtechnology,aimedatimprovingthestaticanddynamicperformanceofkeycomponentsandthe