DVG850高速立式加工中心整机动静刚度研究

摘要

随着科学技术的发展和工艺水平的提高以及先进刀具的大量出现和使用，对加工中心的加工效率、加工精度以及加工光洁度都提出了更高的要求。加工中心的性能与其结构的动静态性能有很大关系，提高加工中心的动静态特性不但可以提高加工中心的加工精度、加工效率和抗振性能，而且可以提高加工中心的可靠性，降低加工中心的噪声，并延长加工中心的使用寿命。因此，对加工中心进行动静态分析是加工中心设计的一个必要环节。
　　 本论文来源于国家科技部“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项——DVG850高速立式加工中心。本课题以ANSYS Workbench有限元分析软件为基础，对加工中心整机动静刚度进行研究。研究的工作主要包括以下几个方面：
　　 第一，加工中心有限元建模。本文分析了DVG850高速立式加工中心的结构特点，利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立了DVG850高速立式加工中心的有限元模型，并对建模过程中局部细节的处理、材料属性的设置、结合面的处理、单元类型的选择与网格划分、施加载荷以及约束等问题进行了研究。
　　 第二，加工中心样机动静态分析。本文分别对加工中心样机进行了结构静力学、模态和谐响应分析，并对结果进行了进一步研究。通过研究指出了加工中心在设计中存在的薄弱环节，并提出了具体的改进意见。
　　 第三，加工中心整机改进研究。本文从结构静力学和谐响应分析的角度对立柱与床身结合部的螺栓数量和布局、立柱、床身及主轴箱四个方面进行了改进设计，并依次对改进后的加工中心进行有限元分析，通过改进使加工中心的动静态性能得到很大提高。
　　 第四，加工中心整机减振研究。为了进一步提高加工中心的动刚度，本文对改进后加工中心进行减振研究，设计了一种用于立柱减振的动力吸振器。采用有限元方法对动力吸振器在加工中心上的减振效果进行了分析。分析表明动力吸振器对来自加工中心立柱的振动有较好的减振效果，但是对于其他部件的减振效果较差；另外，采用豆包减振技术对加工中心的运动部件进行减振研究，结果表明豆包减振技术非常适用于加工中心的减振，特别适用于对加工中心运动部件的减振。