数控镗铣床的建模与分析 外文翻译

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1、一个超重型数控镗铣床的建模与分析摘要    超重型数控镗铣床的结构介绍。动态模型是建立在简化的结构模型之上的。对于机床的虚拟样机，给出了动态分析。继而，有限元模型是建立在虚拟样机上。静态刚度，模态，可靠性的分析是最后被执行的。关键词：超重型镗铣床;造型;有限元;动态分析1.某型超重数控镗铣床这里介绍的超重数控镗铣床（加工中心），主要用于超长，超重，超高，异型，复杂的工作部件。着陆平台被用作工作台，再把在平台上的工作部件放置在一个开放的空间，因此过程不受工作部件尺寸和重量的限制。把镗铣床的列的运动方向定义为X轴，与镗铣床一起的主轴箱的移动方向定义为

2、Y轴，及镗轴的方向定义为Z轴。因为主机和旋转台可以同时运行，所以多表面加工可以由一个夹具来实现。在此机床中，有三个静压导轨，它们是柱运动导向，主轴头运动导向和柱塞运动导向。主驱动器有3变速。镗铣床安装在地面上，下滑机与机架在镗铣床上一起移动，柱被安装在下滑机上。主轴箱沿其驶过的滚珠螺杆的柱移动。主轴箱具有帧结构，并且滑枕在主轴箱中通过方孔。镗轴在活塞中运动。主轴箱，滑枕，镗斧头都是由螺旋桨控制的。一种双齿条和小齿轮被用于柱上以消除驱动系统的间隙。当滑枕延伸，有4种精确修正方法。该机床配备数控转台，并且机床可以达到九轴控制和五轴联动。图1：图1的结

3、构和超重数控镗铣床的动态模型2.动态模型与分析机床的虚拟样机模型的建立。针对动态分析，机床的一些详细的结构在一定程度上被简化。各种组件之间的关系是根据结构特征定义的。在仿真分析中，运动学限制被运用到主动关节代替了马达。根据所要求的技术规范，驱动部件的速度被设置在一定的范围内。从而位移，速度，加速度，可以分别计算。例如，一个简单的谐波运动被利用到下滑计算中为：v=100sin（3.14吨），则工具的磁头点的运动就可以算得，正如图2和图3中所示。3.静刚度分析   整体和三个方向的变形如图5所示。机床的最大变形值是0.165毫米，发生在该柱的顶部。X

4、轴的最大变形量是0.15mm，X方向的1是0.087毫米，它在主轴框的末尾发生。机床的整体刚度的值是471，693牛顿/平方毫米，X方向的1是16,522.8牛顿/平方毫米，Y方向923,614.5牛顿/毫米，Z方向427,257.4牛顿/平方毫米。通过上述分析，其结果表明，该刚度最差是在X方向，这是由于在X方向上的静压导轨，刚度最好是在Y方向。机床的刚度是由它的组件的刚度组成的。因此，从平衡的角度来看，各个组件的刚度应制成大致相等以使整个机床的刚性更好。例如，可以采取以下措施来增加整个机床的刚度：选择合理外形大小和形状的组件，适当的安排分区和线

5、材，提高了加工精度和关节表面的表面光洁度。4.模态分析   重型镗铣床的模型，ANSYS，机械分析软件，用来分析整个机床。为使分析更有效，计算时间短，并且同时模拟机器的实际情况，一系列措施被采取来简化机器的不同部件之间的连接关系。在这一系列工作之后便可得到模态分析结果：第一阶频率为24.532Hz，及其对应的振动模式是前后摆动，第二阶频率为26.45Hz，其相应的运动是左右摆动;第三阶频率为95.451Hz，它左右扭曲摆动;第四阶频率为141Hz，它前后扭曲摆动;第五阶频率为144.24Hz，该机不仅左右摆动，而且也上下摆动;第六阶频率为174.

6、11Hz，机器既前后摆动，同时又上下摆动。其结果如图5所示。图5-1整个机床的六种模式对于一个振动系统，在一定条件下它的振幅与其固有振动频率成反比，。大家都知道，一个机械系统的固有频率是由它的薄弱部分的固有频率决定的，因此，该振动现象可以通过增加弹性系统中薄弱部位的固有振动频率得到改善。众所周知，当振动频率接近系统的固有频率会发生共振。因此，我们应该使干扰频率与机器上处理系统的薄弱部位的固有振动频率保持距离。5.受力分析   通过在机床上施加负载，我们得到在图6上的受力分布。图6受力分布图  最大受力值4.593MPa（允许受力为250MPA），

7、它发生在滑座和铣轴。这些受力的主要原因是机械重力和外力。6.疲劳分析从机床的使用寿命轮廓图中，我们可以得知每一个机器零件，它们有限的周期指数是由于疲劳造成的，机床的生存期最大值为10E8，最短生存期为10E7周期，它发生在立柱，滑动座和基座部分上。图7寿命和安全系数地图              安全系数的轮廓是在一定的寿命（10E9周期）下的一组关于疲劳失效的数据。默认的最大安全系数为15。机械安全系数等值线显示于图8-1，从图中我们可以得到每一个部分的安全系数。在图中，最小值为3.1407，发生在滑座，这意味着寿命期限在这些地点是最短的，也意

8、味着它的失败概率是最大的。      双轴指示表示了最小压力和最大压力之间的比率。当它等于1时，机械只承受单轴压力，当它-1时，它只承受