基于LMS.Test.Lab的DK7735机床动态特性分析及优化

摘要

线切割机床对于加工高硬度金属材料有着独特的优势，在机械加工中有不可替代的作用。但是快走丝线切割机床在加工能力、自动化程度、节能环保等方面还有很大的提升空间。快走丝线切割机床总体结构比较简单。论文从机床动力学特性角度对典型的DK7735型快走丝线切割机床进行了模态试验、模态分析以及优化设计工作。如果能提高DK7735型机床的动态特性，对于改善机床的加工性能和提高机床寿命是很有帮助的。
　　论文所做的主要工作有以下几个方面：
　　(1)对DK7735机床进行锤击模态试验，测量其动态特性参数及其丝架上臂、下臂端面位置的功率谱密度。首先使用LMS Test Lab对DK7735型机床的丝架部件进行五组锤击试验，每组试验中丝架的上、下臂跨距不同，由此得到丝架部件比较全面的模态参数。其次使用LMS Test Lab测量了机床运行时的上、下臂工作区域，得到两个导轮位置的功率谱密度，该数据用作随机振动分析时的输入载荷。
　　(2)利用Creo2.0和Ansys Workbench完成DK7735型机床的丝架部件建模及其相关的有限元分析，并把分析结果和试验结果进行比较验证。首先利用主流的Creo2.0完成丝架的建模，进行必要的模型简化工作，继而使用Ansys Workbench分别对丝架的主要零部件和丝架整体进行有预应力的模态分析。把模态分析结果与模态试验结果进行互相比较验证。既可以用模态试验结果验证模态分析方法的准确性，又可以利用模态分析方法反映模态试验结果的可靠性。最后建立两组电极丝模型，其中一组电极丝模型没有限幅器，另一组模型安装限幅器，把模态试验测量得到的功率谱密度添加到电极丝模型上进行随机振动分析，从分析结果可得：安装限幅器对电极丝的振动有明显的抑制作用，并得到电极丝中点的功率谱密度值。
　　(3)从模态试验和模态分析结果看出丝架整体的动态特性还有待改善，模态试验结果显示下臂的阻尼相比上臂和立柱较小，需要在原有设计的基础上对下臂进行优化设计。首先以下臂的外形尺寸作为变量，对下臂进行优化设计，降低下臂对振动激励的响应变形。之后对整体丝架模型的下臂和立柱之间的结合面进行优化设计，把下臂和立柱之间结合面的动态特性参数作为优化变量，再次进行优化设计，计算结合面之间的最佳动态特性参数。经过优化设计后，丝架下臂的振动响应变形显著减小，整机的动态特性得到改善。

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1 绪论

1.1往复走丝线切割机床的研究现状及研究方向

1.2本课题的背景及其意义

1.3课题的主要内容及过程

2、基于LMS.Test.Lab振动测量仪的DK7735型机床模态试验

2.1模态试验理论

2.2 DK7735型机床的模态参数测量

2.3 DK7735型机床工作状态的功率谱密度（PSD）的测量

2.4小结

3、DK7735型机床的有限元分析

3.1对DK7735型机床进行动力学分析

3.2 针对试验机丝架的建模及动态特性分析

3.3 电极丝模型的模态分析和随机振动分析

3.4小结

4 DK7735型机床的结构优化

4.1结构的振动控制

4.2基于测试结果的DK7735型机床结构优化

4.3小结

总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢