卧式精密数控加工中心结构动态特性分析与修改

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1、卧式精密数控加工中心结构动态特性分析与修改DynamicCharacteristicAnalysisandStructuralModificationofaPreciseHorizontalNCMachiningCenter学科专业：机械制造及其自动化研究生：张金才⋯指导教师：张大卫教授天津大学机械工程学院二零一零年六月一苓一苓，牛六月，伽、(-一●～独创性声明{IYIIIIIlllLI111811111171U1131111211112IIII攀本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经

2、发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：弘岔才签字日期：如p年占月吩日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(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：琴拦公才签字日期：知f·年‘月f9日导师签名：签

3、字日期：洳年石月，穸日摘要随着高速数控机床向高精度、高表面加工质量和高生产率方向发展，仅有良好的静刚度已不能满足机床设计的需要，其动态特性已成为评估机床性能的重要指标。由于结构动态特性关系到机床的加工效率、加工精度、生产用材及制造成本等诸多方面，故对结构动特性的分析已成为机床设计过程中不可或缺的环节。本文以北京工研精机机床厂生产的THA6350精密卧式数控加工中心为研究对象，利用LMSTest．Lab模态分析软件和ANSYS有限元分析软件，对其进行了实验建模与有限元建模，经过模态分析，找出了机床的薄弱环节，并提出了合理的结构改进方案。同时，研究了螺栓固定结合面法向与切向模态剐

4、度与阻尼的变化规律，为进一步全面研究结合面特性打下了基础。论文主要进行了如下几方面的工作：1．建立了THA6350卧式加工中心的三维数字模型和有限元动力学模型，对机床整机与零部件进行了结构动态特性仿真分析，给出了各阶模态振型与模态频率；2．采用力锤脉冲激励法，对THA6350卧式加工中心整机和立柱进行了试验模态分析，给出了各阶模态频率与振型，提出了影响该机床结构抗振性的薄弱环节。3．针对上述结构动态特性问题，提出了结构改进方案，并借助于有限元仿真，验证了改进方案的有效性。4．借助于LMSTea．Lab模态分析软件，测试和分析了在不同粗糙度、润滑状况、接触面积、预紧力大小等条件

5、下，螺栓联接结合面等效模态刚度与阻尼变化的规律。本文通过对THA6350的实验模态与有限元分析，为机床制造企业提供了结构改进方案，同时通过对固定结合面等效参数的研究，为全方位研究固定结合面的参数特性打下了基础。关键词：有限元法参数识别动态特性结构改进LMSABSTRACTWiththedevelopmentofthehigh-speedCNCmachinetoolsfeaturedhighprecision,finesurfacequalityandhighproductivity,onlyprovidedwithagoodstaticstiffnesswould1110lo

6、ngersatisfytheneedsofmachinetooldesign,thedynamiccharacteristichasbecomeallimportantindicatortoevaluatetheperformanceofmachinetools．Duetotheeffect011theefficiency,precision,materialsconsumedandthecostetc．，thedynamicanalysishasbecome姐indispensablepartduringthedesignofamachinet001．BasedOilthe

7、horizontalmachiningcenter--一THA6350，thispaperhasdevelopedthetestmodalanalysisandthefiniteelementanalysis(FEA)ofboththemachiningcenteranditskeypartsbyilleallsofLMSTest．LabandANSYS．Theweaknesswasfoundthroughthedynamicanalysisandmodificationsuggestionswerep