基于数字化技术的机床高速主轴系统开发与研究

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1、西华大学硕士学位论文基于数字化技术的机床高速主轴系统开发与研究姓名：孙惠娟申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：尹洋20100501西华大学硕士学位论文摘要高速高精度是当今机床的主要发展趋势之一，这对机床的设计也提出了更高的要求，需要采用更加先进和合理的设计方法来完成机床的设计。作为高速加工机床的核心部件，机床主轴组件应有更高的动、静刚度和抵抗热变形的能力，它的各项性能指标对整机都有很大的影响。因此，在研制高速机床时，主轴组件的设计尤其重要。机床高速主轴的设计内容复杂，采用传统的设计方法，生产周期长，成本高，设计修改不方便，很难满足产品快速多变的需要。数字化设计正是满足

2、这一要求的新技术，它是通过信息建模和信息处理来改进制造过程，提高制造效率和产品质量，降低制造成本的一种产品开发技术。数字化设计能够充分利用计算机的计算、存储、管理和传输等功能使机床的设计更加精确、经济和高效。本文根据实际需求，以数控机床高速主轴系统结构设计和性能分析为重点，应用数字化设计技术、二次开发技术、有限元分析技术等，进行高速主轴系统数字化设计的开发和研究，具体内容包括：(1)根据实际需求和研究的目的，制定系统的总体结构，并绘制流程图。(2)利用Delphi编程语言将主轴设计的复杂过程设计成界面友好的软件，方便用户对主轴进行设计计算及校核，并将数据存入数据库以备三维建模时使用。

3、(3)利用SolidWorksAPI函数对SolidWorks进行二次开发，将主轴设计计算生成的尺寸数据作为基本尺寸，自动生成三维实体模型，并与主轴设计计算模块进行连接。(4)利用APDL语言对有限元分析软件ANSYS进行二次开发，使系统自动提取主轴尺寸数据建立有限元模型，并进行静态分析、模态分析和谐响应分析，为进一步的结构优化设计提供了依据。本课题采用数字化设计方法建立了适用于数控机床的高速主轴系统数字化设计平台，实现了课题所要求的主要功能，缩短了设计时间，减少了重复设计过程，提高了设计效率。因此具有较高的实用价值和应用前景。关键词：高速主轴；数字化设计；二次开发；有限元分析基于数

4、字化技术的机床高速主轴系统开发与研究AbstractHighspeedandhi．ghprecisionisoneofthemaindevelopingtendenciesofmodemmachinet001．Thedesignofmachinetoolisalsoputforwardhigherrequirements．Moreadvancedandappropriatemethodsareneededtodesignmachinet001．Asthecorcpartsofhighspeedprocessingmachine，spindlemoduleofmachinetoolsh

5、ouldhaveahigherdynamicandstaticrigidityandtheabilitytoresistheatdistortion,anditsallperformanceshavegreatimpactonwholemachine．Therefore，thedesignofspindlemoduleisparticularlyimportantwhiledevelopingthehighspeedmachinet001．Asthecomplexityofthedesignofthehighspeedspindleofmachinetool，itisdifficul

6、ttomeettherapidlychangingproductrequirementswithtraditionaldesignmethods，whichhavelongproductioncycle，highcosts，inconvenientdesignandchange．Digitaldesignisjustsuchanewtechnologytosatisfiedtherequirements，itisaproductdevelopmenttechnologywhichthroughinformationmodelingandinformationprocessingtoi

7、mprovemanufacturingprocesses，improvemanufacturingefficiencyandproductquality,reducemanufacturingcosts．Digitaldesignmakesfulluseofcomputer’Scalculation，storage，management,andtransferfunctionstomakethedesignofmachinetoolsmoreprecise