大型数控立车横梁动力学仿真分析与实验研究.pdf

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1、设计与研究DesignandR『ch大型数控立车横梁动力学仿真分析与实验研究冰韩江①陈飞①夏链①马龙②((合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009；②芜湖恒升重型机床厂，安徽芜湖242400)摘要：为避免大型数控立车车铣时引起横梁振动而影响机床／m-r精度，对立车横梁动力学特性进行了仿真分析和实验研究。在立车横梁结构特征和模态实验理论的基础上，建立了立车横梁的有限元模型；通过仿真分析与实验研究，得到立车横梁的模态参数，为横梁结构的优化设计提供改进建议：并进行仿真与实验的对比分析，得到了前6阶横梁固有频率仿真与实验结果的误差分别为5．40％、8．76％、4．16％、8．74％。实

2、验研究验证了理论分析，同时提出了模态实验的实验方案，为大型数控立车横梁的设计研究提供了理论依据和参考。关键词：大型立车；横梁；有限元仿真；模态分析中图分类号：TH161．6文献标识码：ADynamicssimulationanalysisandexperimentalresearchoflargeCNCverticallathebeamHANJiang①CHENFei①XIALian①MALong②，，，((~)SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，CHN；(~)

3、WuhuHengshengHeavy—dutyMachineToolCo．，Ltd．，Wuhu242400，CHN)Abstract：Inordertoavoidinfluenceofturning—millingvibrationonverticallatheprecision，itisnecessarytosim-ulateanalysisandexperimentresearchdynamiccharacteristicsofbeamforverticallathe．Basedonthestructuralcharacteristicsofthebeamofverticallathe

4、andmodalexperimenttheory，theFEsimulationmodelofbeamwassetup．Aftersimulateanalysisandexperimentresearch，modalparameterswereob—tainedandimprovementsuggestionswereprovidedforoptimaldesignofbeamstructure．Thecomparisonofsimulateanalysisandexperimentresearchshowtheirsixordererrorofnaturalfrequencywhichi

5、s5．40％、8．76％、4．16％、8．74％．Experimentsverifytheoryanalysis．Theschemeofmodalexperimentwasputforward．TheaboveresearchesoffertheorygistandinstructivereferencevaluefortheoptimizationdesignofbeamoflargeCNCve~ieallathe．Keywords：largeverticallathe；beam；finiteelementsimulation；modalanalysis横梁是大型复合数控双柱立式车床重要

6、的基础部图1所示。其优点是把机床的车削加工和铣钻加工的件，其结构尺寸大、维修更换成本高，故制造前须对其进功能合并，能够在工件一次性装夹后完成车、铣、钻多行动力学分析及优化设计，而模态分析是进行机械结构种工序的复合加工，极大地提高产品质量和生产效率，刚度及动力学研究的主要手段。横梁结构设计是否合在大型机械零件的精加工中起着举足轻重的作用。文理及其静动态特性的高低直接影响机床的加工精度、使中对横梁的振动特性进行仿真计算与实验分析，得到用寿命及安全性l-2j。横梁是通过立柱相连接的，并承横梁前6阶模态频率、振型等模态参数，并分析横梁振受着横梁内外的各种载荷。立车加工过程中，尤其是铣动对机床加工精

7、度的影响，为横梁结构改进设计和同钻(铣钻主轴转速为97—675r／min)时，当激振频率等类产品的设计提供理论依据。于或者接近横梁固有频率时将会引起横梁共振，使机床1横梁的有限元模态分析动态特性变差，影响机床加工精度。因此，研究复合数控双柱立式车床横梁的刚度特性，是为了避免机床因车1．1建立横梁模型铣引起横梁共振与变形而影响机床加工精度。横梁采用Solidworks建立模型，横梁的整体尺寸为本文针对CK5250DG复合数