基于结合面参数的整机动态特性分析与试验研究.pdf

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1、第2期机械设计与制造2012年2月MachineryDesign&Manufacture149文章编号：1001—3997(2012)02—0149—02基于结合面参数的整机动态特性分析与试验研究术郭成龙袁军堂李奎翁德凯陈展翼(南京理工大学，南京210094)AnalysisandtestingresearchondynamicpropertiesofmachinetoolsbasedoniointsparametersGUOCheng—long，YUANJun—tang，LIKui，WENGDe-kai，CHENZhan-yi(NanjingUniversityofSci

2、enceandTechnology，Nanjing210094，China)【摘要】机床结合面特性对其整体性能具有很大影响，利用ANSYS软件分别对立式数控铣床AVCP1200H结合面刚性联接、柔性联接的有限元模型进行模态分析，然后通过整机模态试验验证两种有限元模型的分析吻合，并对试验误差产生的原因进行分析，提出了优化模型的建议，为该型机床动力学研究及数字化设计制造提供了参考。试验结果表明：结合面柔性联接的模态分析与锤击试验结果较为吻合，3阶以上的误差均在20％以内，证明结合面处的动态特性参数对机床性能有很大影响。关键词：结合面；模态分析；动态特性【Abstract】Sin

3、cethejointsurfacepropertiesofthemachinetoolsinfluencestheperformanceofthemachinetoolsgreatly，modalanalysisofverticalmillingmachinetoolAVCP1200HwascarriedoututilizingANSYSbasedonthefiniteelementmodelsofrigidconnectionandflexibleconnectionofthejoints．Thentheanalyzingtestsfortwofiniteelementm

4、odelswereverifiedtobeidenticalthroughmodaltesttothe，n0一chine．InadditionthereasonsoftesterroroccurredwereanalyzedandoptimizationforthemodelWass“g-gested,whichprovidedareferenceforstudyingdynamicsofthemachinetoolsaswellasdigitaldesignandmanufacturing．Thetestresultsshowthat：themodalanalysisfo

5、rflexibleconnectionofthejointsWasingoodagreementwiththehammeringtestresultswith3ordermoreerrorsbeingwithin20％。whichdynamicchar—acteristicparameterswereproventoimpacttheperformanceofthemachinesignifcantly．Keywords：Joint；Modalanalysis；Dynamicproperties中图分类号：TH12文献标识码：A阶模态固有频率，如表1所示。前两阶振型，如图1

6、、图2所示。1引言表1刚性联接的有限元分析结果随着经济及技术的发展，现代制造企业对数控机床的生产效率及加工精度提出了更高的要求，因此对机床的设计要求也相应提高。结合面部分是影响机床动态性能的关键因素[1--$，研究机床动力学问题必然涉及到结合面的动态特『。通过合理设计结合面的刚度和阻尼来消耗工作过程中的振动能量，从而有效的降低振动响应，提高机床的精度和可靠性。研究的样机是AVCP1200H立式数控铣床，主要包括床身、墙体、滑座、工作台和主轴等，共包含固定和滚动两种结合面。通过有限元分析和锤击试验两种方法，对铣床进行模态分析。通过{式验所得数据和有限元计算结果对比，表明结合面

7、柔联接的有限元模型与试验结果较为吻合，并对试验与有限元计算的误差原因进行分析，提出了进一步优化模型的建议。2结合面间刚性联接的有限元模态分析由于组成铣床的各零件在稳态下保持相对静止，在不考虑结合面动态特性参数的情况下，各零部件之间采用刚性联接，在图1刚性联接第1阶振型图2刚性联接第2阶振型ANSYS中建立有限元模型时可将结合面连接部件节点的自由度耦合起来。铣床是通过地角螺钉固定，故在施加约束时对底座螺孔处3结合面间柔性联接的有限元模态分析施加全约束以模拟床身采用地脚螺钉固定的形式。然后利用Block3．1有限元模型