基于结合面参数的机床整机有限元建模与分析.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术NO．32012年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar．2012文章编号：1001—2265(2012)03—0029—05基于结合面参数的机床整机有限元建模与分析翁德凯，程寓，李奎，夏玲玲，郭成龙(南京理工大学机械工程学院，南京210094)摘要：基于结合面参数，利用ANSYS建立了AV1200．2五坐标立式铣床整机有限元模型。通过模态试验与有限元计算结果对比分析，验证了文中建模方法的正确性。最后，结合有限元与试验模态分析的结果，初步识别了

2、整机结构的薄弱结合面及薄弱结构，并提出了相应的修改建议。关键词：五坐标；结合面；模态试验中图分类号：TH113．1；TG65文献标识码：AModelingandCorrectingtheFEMoftheMachineToolBasedontheParametersofCombinedInterfacesWENGDe—kai，CHENGYu，LIKui，XIALing—ling，GUOCheng-long(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，N

3、anjing210094，China)Abstract：Basedonthecombinedinterfaceparameters．thefiniteelementmodeloftheAV1200—2fivecoordinatesverticalmillingmachineisestablishedbythesoftwareAnsys．Throughcomparingtheresultsofmoda1analysisbymodeltestandthefiniteelementcalculation．thefiniteelementmode1iS

4、validated．Atlast，combinedwithfiniteelementandtheexperimentalmodalanalysisresults，therelativeweakercombinedinterfaceandpartsofthismachinetoolarefoundandthesuggestionofstructureimprovementforthismachinetoolsisgiven．Keywords：fivecoordinates；combinedinterfaces；modaltest统的运动性能以及机

5、床定位和重复定位精度有重要0引言影响。此外，国内外许多研究表明，机床上出现的振目前，随着机床向着高切削速度、高进给速度和动问题有60％以上是源自结合面，机床的静刚度中高加工精度方向发展，要求其不仅具有良好的静态30％～50％决定于结合面的刚度特性，其阻尼值的特性，更要有优良的动态性能。机床动态特性的分90％以上来源于结合面的阻尼⋯。因此建立包含结析和研究已成为机床设计的必要环节。建立准确的合面特性的机床动力学模型，对于准确预测机床的机床结构动力学模型对于研究机床结构的动态特动态性能具有重要意义。性，了解结构的薄弱环节、对结构进行优化设计及提本文

6、以四川长征机床厂设计开发的AV1200—2高机床的加工精度具有重要意义。五坐标立式铣床为研究对象，首先，基于结合面参数机床是由多个零部件组成的复杂结构，各零部及影响锥理论，用MATRIX27单元模拟了机床结合件之间的结合部对其动态性能影响很大，例如：床身部的连接，建立了整机有限元模型。其次，通过模态和立柱之间的螺栓固定结合面，主要起到两个部件试验与有限元结果对比，验证了建模方法的正确性。之间刚性连接作用，对机床的整体刚性有着重要影最后，结合模态试验与有限元分析的结果，初步找到响；滚动导轨间、滑动导轨间以及滚珠丝杠螺母副问了该机床的薄弱结合面及薄

7、弱结构，并提出了相应的运动结合面主要起运动导向作用，对机床进给系的修改建议，为后续的优化设计提供了参考。收稿日期：2011—07—04；修回日期：2011—12—19基金项目：国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题(2009ZX04014—036)作者简介：翁德凯(1987一)，男江苏扬州人，南京理工大学机械工程学院硕士研究生，主要研究方向为机床整机动态特性分析，(E—mail)nathanwdk@163．com。·30·组合机床与自动化加工技术第3期号、数目确定结合部等效结合点的数目，如图1所1有限元模型建立示。再由前苏联学者M．

8、I／I．Bo6apbIKO~b提出的结合1．1AV12O0-2五坐标立式铣床结构分析面在影响锥范围内受到挤压理论，如图2所示，可AV1200—2采用的