MKQ8312数控凸轮轴磨床动态性能分析及结构改进研究

摘要

随着科学技术的飞快发展，市场竞争空前激烈。产品更新换代周期大大缩短，品种也开始由单一走向多元。数控凸轮轴磨床作为汽车、摩托车等零部件的工作母机，要求具有合理的结构和动态性能。采用有限元建立零部件和整机的模型，进而优化零部件和整机的结构，对于新机床结构动态性能的改善、加工精度的提高、开发周期的缩短和开发成本的降低无疑是十分重要的。 文章主要以提高结构动刚度为目标，分别从机床关键零部件、整机、动态测试三个层次对MKQ8312数控凸轮轴磨床进行了动力学分析，并做出了相应的结构改进。 本文首先利用有限元法对头架主轴进行了动态性能分析，并对其强度进行了校核。然后对机床关键零部件进行了动态性能分析，在此基础上，以提高前两阶固有频率为理论依据，利用方案比较法针对结构薄弱环节进行改进。研究表明： 开口大小是影响零部件刚度的重要因素；改善筋板的位置和形状是提高结构固有频率的关键，其意义比单纯增加筋板厚度或数目更为重大；部件改进应结合具体的边界条件以及某些部位的特殊作用，不能盲目任意的改进，否则改进后的部件没有多大的实际意义。 随后本文重点利用有限元法对MKQ8312 数控凸轮轴磨床整机进行了模态分析，获得了整机的前十阶固有频率及振型，根据振型判断了机床的主要薄弱环节。 采用各个零部件模态频率分离的原则及提高轴承刚度两种方法对整机进行了改进。对整机进行有限元建模时，特别考虑了各个零部件的简化以及连接方法，以便建立准确的整机有限元模型。 文章除了采用有限元法对数控凸轮轴磨床进行动态分析外，还采用动态测试方法得出零部件的固有频率，然后与计算频率进行比较，结果基本一致，由此验证了有限元模型的正确性。 本课题在MKQ8312 数控高速轻型凸轮轴磨床经验数据的基础上，对其进行动态性能分析及结构改进研究与探索，为高速磨床的设计提供参考依据。