QYJ-5数控铣床关键件的特性分析与优化

摘要

随着现代制造需求的发展，对数控机床在高速度、高精度、高效率等方面提出了更高的要求。这使得数控机床除了要具有良好的加工性能外，还要在加工稳定性、轻量化等方面不断做到精益求精。床身与滑鞍作为机床的重要组成部分，其静动态特性是影响机床加工性能的主要因素。因此，对数控机床关键件的静动态特性进行分析，从而对机床进行优化改进具有很大的实际意义。本文以QYJ-5数控铣床床身和滑鞍为研究对象，利用有限元分析软件 ANSYS作为分析工具对影响机床静动态性能的因素进行了探究。主要研究内容和结果如下：
　　(1)介绍了本文的课题背景及意义，并阐述了国内外高速加工中心静动态特性分析的研究现状和发展趋势。
　　(2)介绍了机床关键件的建模方法，利用 UG NX对数控铣床的床身和滑鞍进行三维建模并通过接口技术将床身和滑鞍的三维模型导入到 ANSYS中形成有限元模型，然后对床身和滑鞍分别进行了静力学分析和模态分析，为其结构的优化提供理论依据。
　　(3)对床身和滑鞍的内部结构进行优化设计，以提高床身和滑鞍的抗振性能和降低质量为优化目标，进行了床身和滑鞍筋板和壁板的厚度对结构质量、最大应变、最大应力和固有频率的灵敏度分析。然后采用目标驱动优化的方法对结构进行优化设计，提出合理的结构优化方案。最后对优化后的结果进行对比分析。结果表明，床身质量比优化前减少了35.77kg，约减少初始质量的9.7％，静态特性与优化前相比有小幅提升。滑鞍的前六阶固有频率与优化前相比都有所增加，其中第一阶固有频率提高了57.3Hz。质量比优化前减少了8.77kg，约减少初始质量的7.62%，达到了优化的目的。