基于SAMCEF Mecano的龙门式加工中心动刚度的仿真分析及立柱截面结构优化.pdf

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1、2010年第9期·控制与检测·文章编号：1001—2265(2010)09—0073—06基于SAMCEFMecano的龙门式加工中心动刚度的仿真分析及立柱截面结构优化冰侣国宁，余跃庆，杨建新，夏齐宵(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124)摘要：开发了结合面动态特性分析系统，采用有限元法建立了多轴联动龙门式加工中心VX32—60的动力学模型，对其模态进行了理论分析，同时进行了相应的实验研究，通过理论分析与实验结果的对比，得出了加工中心固有频率和振型，验证了结合面分析系统的可靠性。在此基础上，讨论了立柱截面参数对加工中心动

2、态特性的影响，提出了改进方案，提高了加工中心的固有频率，降低了其运动误差。关键词：结合面分析系统；龙门式加工中心；动力学模型；动态特性；固有频率中图分类号：TH122文献标识码：ASimulationAnalysisofSynchronousGantryMachiningCenterBaseontheSAMCEFMecanoandStructuralOptimizationofColumnSectionSIGuo—ning，YUYue·qing，YANGJian—xin，XIAQi—xiao(CollegeofMechanicalEngin

3、eeringandAppliedElectronicsTechnology，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：Theanalysissystemofjointsurfacesisdeveloped．Thedynamicmodelofamulti-axissynchro-nousgantrymachiningcenterVX32-60isproposedbasedonthefiniteelementmethod．Themodalanalysisandthemo

4、dalexperimentarestudied．Comparingthetheoreticalandexperimentalresults，thenaturefre-quencyandmodeshapeareobtained．Thereliabilityofanalysissystemisverified．Theeffectsectionpa-rameteronthedynamiccharacteristicsofmulti。axissynchronousgantrymachiningcenterisinvestigated．Animpro

5、veddesignoftheparametersisproposed．Asaresult，thenaturefrequencyofmachiningcenterisincreasedandthemotionerrorisdecreased．Keywords：analysissystemofjointsurfaces；synchronousgantrymachiningcenter；dynamicmodel；dy—namiccharacteristics；naturefrequency但对于如何准确的识别机床的结合面的接触刚度和O引言接触阻尼

6、，并通过系统建模来实现加工中心的动态多轴联动龙门式加工中心广泛应用于航空航天优化设计一直是国内外动力学建模的重点研究内工业、船舶工业、电力工业和模具工业，用来完成大容。目前国内外学者已在结合面模型的建立和参数型金属构件和复杂三维空间曲面的高速、高效、高精方法研究取得了很大的成就，但是至今还无法建度切削加工，加工中心的动态特性是影响加工中心立可靠的结合面参数数据库。的重要因素，将直接决定最后的加工性能。本文通过对大量实测数据进行数学分析和变研究加工中心的动态特性需要建立精确地有限换，依据结合面数学模型，开发了机床结合面分析系元模型，以及确定结

7、合面之间的连接刚度和阻尼。统。随着CAD技术的发展，可以建立精确的有限元模型。在此基础上，以VX32—60多轴联动龙门式加工收稿日期：2010—03—23；修回日期：2010—04—21基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2007BAF21BO1)；北京工业大学博士创新基金资助项目(bcx一2009—005)作者简介：侣国宁(1978一)，男，山东郓城人，北京工业大学博士，研究方向为机械动力学，(E—mail)siguoning@emails．bjut．edu．cn。·73··控制与检测·组合机床与自动化加工技术中心(如图1)为研究对象，利

8、用SAMCEFMecano有限元软件仿真平台，建立了其动力学模型。通过模态试验结果和理论分析结果的比较，验证了建模的正确性和结合面分析系统的可靠性。在此基础上，对加工中心立柱的截