加工中心床身的动态特性分析.pdf

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1、CAD／CAM／CAPP直用1pplicationofCAD／CAM／CAPP加工中心床身的动态特性分析沈阳机床(集团)有限责任公司(辽宁110142)刘阔林剑峰马晓波于文东谭智床身是机床的重要基础部件，它起着支撑工件和相应地，响应可以表示为联接工作台、立柱等关键零部件的作用。如果床身结=∑(~jrq，(L5))构设计不合理，导致床身的刚度不足，就会影响机床，=1由以上分析可以看出，Ⅳ自由度振动系统的响的加工精度，降低机床的使用寿命。机床的静态特性应，相当于在Ⅳ个模态坐标下单自由度系统的响应分析，只能反映它受切削力和重力等作用的情况，并

2、之和，这就是模态叠加原理。把这些力作为静力考虑时机床抵抗变形的能力。而机2．有限元分析过程床在工作时会受到交变切削力和旋转件不平衡引起的在Pro／E中建立VMC0540d床身的三维模型，如动态力的作用，引起机床的振动。如果振动的幅度超图1所示。模型尺寸与实际机床结构尺寸完全相同，出了机床的允许范围，就会影响加工精度，使工件的保证了分析结果的精确性。表面质量恶化，加剧刀具磨损等，甚至导致机床不能正常工作。因此，在对其进行设计和分析时，仅考虑静态特性是不够的，还要研究其动态特性。1．结构动态分析理论基础对一个N自由度的线性系统，其运动微分方

3、程可以表示为[M]{(t)}+[C]{(t)}+[K]{(t)}={F(t)}(1)其中，[]、[C]和[K]分别为系统的质量、阻尼和刚度矩阵，{(￡)}和{F(t)}分别为系统各图1VMC0540d机床床身的三维模型点的位移响应向量和激振力向量。将VMC0540d机床床身的三维模型保存为PA—由于式(1)为耦合方程，对于床身这种自由度RASOLID格式并导入ANSYS中。要进行有限元分很大的系统，求解会非常困难，因此首先要进行模析，必须对VMC0540d床身的模型进行一些假设，态分析，将耦合方程组解耦。才能利用相关理论求解。假设VMC

4、0540d床身为定对式(1)进行拉式变换，并引入模态坐标常线性系统；作为床身材料的铸铁被认为是各向同{q}，使得性材料，密度分布均匀，并且为完全弹性体。{}=[咖]{q}(2)首先确定其单元类型、单元常数和单元的材料将式(2)代入式(1)中，两边左乘[]，特性。由于模型形状比较规则，没有复杂的曲面结可得解耦的方程组构，因此选择实体单元SOLID45进行计算。划分网(一60[]+[C，]+[]){ql’[]{F}(3)格对计算结果比较关键，网格数量的多少将影响计其中，[]、[C，]和[K]分别为对角化的模态算结果的精度和计算规模的大小。一

5、般来讲，网格质量、阻尼和刚度矩阵。解耦之后第r个方程为数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模(一∞Mr+c，+Kr)q=∑(~jrFj(4)也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数参磊籼工