设计-有限元分析--加工中心主轴的结构分析与静力分析开题报告

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1、毕业设计（论文）开题报告机械工程学院系（院）20_[2—届题目加工中心主轴的结构分析与静力分析课题类型设计课题来源自拟课题学生姓名张海超学号200801030049专业材料成型及控制工程年级班08级1班指导教师何强职称讲师填写日期：2012年02月28FI.本课题研究的主要内容.目的和意义主耍内容：运用ANSYS软件，对加工中心主轴的结构和静态特性进行了深入的研究，具体包扌舌：1.分析了加工屮心主轴的结构特点及其对静态特性的影响，并从满足其静态特性的角度，对本课题电主轴进行设计。2.通过对主轴单元进行的结构建模和力学特性分析，获得了主轴单元刚度的

2、计算方法，对加工中心主轴道的静刚度进行计算，研究了主轴是否符合应力耍求.3.对加工中心主轴进行三维有限元建模，经ANSYS计算，得出了加工屮心主轴的静刚度，并分析在载荷作用下结构部件上引起的位移，应力，应变和力。课程设计要达到的目的和意义：根据主轴刚度的计算和ANSYS的分析结果研究提高主轴刚度的措施，加工中心主轴的结构设计，静态特性在很犬程度上决定了加工中心的加工质量和切削能力，也是影响其加工精度的重要因素。主轴结构的研究和静态特性的分析，对于进一步提高加工屮心主轴工作性能有十分重要的意义。课题研究要达到的目的：1.利用有限元计算加工中心主轴单

3、元的刚度值，校核是否满足设计耍求的刚度值。2.加工中心主轴单元的刚度受主轴和轴承参数共同影响，要提高加工屮心主轴单元的刚度，可以在满足轴承、电机转子等结构和工作性能的前提下增大主轴直径;尽量缩短前悬伸量生同时通过计算选择最佳跨距L；也可以通过选择刚度较犬的轴承来提高加工中心主轴单元的刚度，特别是提高前轴承组的刚度。二、文献综述(国内外相关研究现况和发展趋向)设计之前，必须做好一切准备工作，而收集有关设计课题研究方面的资料、文献是最为重要的。在设计工作开始时，只有对课题研究的内容有了充分地了解,才会有设计目的和方向；所以收集、查阅有关文献资料是必要

4、的。加工屮心，简称cnc,是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镇、铳、较、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、

5、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，成为先进制造技术中的一项核心技术。数控系统技术的突飞猛进为数控机床的技术进步提供了条件。当前，加工中心数控机床的发展主耍体现为以下几方面：1高速、高效机床向高速化方向发展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成木，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成木生产有广泛的适用性。2高精度从精密加工发展到超精密加工，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(#lt;10nm)，其应用范围口趋广泛。当前，在机械加工高精

6、度的要求下，普通级数控机床的加工精度已Ftl±10m提高到±5m；精密级加工中心的加工精度则从±3〜5m,提高到±1〜1.5m,甚至更高；超精密加工精度进入纳米级(0.001m),主轴回转精度要求达到0.01〜0.05m,加工圆度为0.1m,加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。3高可靠性随着数控机床网络化应用的发展，数控机床的高可靠性已经成为数控系统制造商和数控机床制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果耍求在16小时内连续正常工作，无故障率在P(t)=99%以上，则数控机床的平均无故障运行吋间MTBF就必须人T3000小吋。我们

7、只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:1(数控的可靠比主机高一个数量级)。此吋数控系统的MTBF就要大于33333.3小吋，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须人于10万小吋。当前国外数控装置的MTBF值已达6000小吋以上，驱动装置达30000小时以上，但是，可以看到距理想的目标还有差距。4复合化在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。柔性制造范畴的机

8、床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件