DK7725型线切割机床的静动态特性分析及结构优化

摘要

线切割机床作为实现特种加工的一种方法,在向着高效率、高精度和智能化发展的同时,必然要具有良好加工性能和较低的成本。要拓展线切割机床的使用范围,就要提高其精度、性能,降低成本。底座、立柱、上下臂和滑轨等作为线切割机床的关键零部件,在实现整机性能的过程中发挥着重要作用。提高其零部件的静动态特性对提高机床整机性能、降低生产成本具有重要意义。本文主要针对DK7725型线切割机床结构,将对关键零部件分析优化和对整机分析优化结合起来协同完成整机静动态特性分析和结构优化。
　　静力分析可以确定机床在受载作用下的位移、应力应变等参数。利用ProE5.0建立DK7725型线切割机床关键零部件几何模型,对模型进行简化并导入ANSYS Workbench中进行静力学分析。静力学分析可以得知机床性能参数,为进行机床轻量化设计做准备。在完成静力学分析之余还要对关键零部件和整机结构进行动力学分析,文中主要进行模态分析和谐响应分析。首先对机床关键零部件进行模态分析,以确定其固有频率和振形变化,寻找薄弱部分,对关键零部件进行分析优化,改善其静动态性能。然后对整机进行模态分析,获得动态特性参数。再利用LMS Test对整机进行锤击试验,获得试验得到的动态特性参数,将理论计算和LMS试验数据进行对比分析。
　　通过一系列试验和对关键零部件的优化,将优化后的关键零部件进行再重构装配,并对新的结构模型进行再分析和再优化,以“零部件分析-优化-再重构-再分析-再优化”的流程完成整机的静动态特性分析及结构优化。通过试验对比和有限元分析,发现整机存在的薄弱环节,制定可行的整机优化方案。为了验证优化后整机的动态性能,故对优化后的整机进行模态分析和谐响应分析,最终结果显示优化结果较为满意,在降低整机总体重量的同时,改善了整机的性能。

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1 绪论

1.1 线切割加工技术的国内外研究及发展现状

1.2 课题研究的背景及其意义

1.3 课题的主要研究内容

2 DK7725型线切割机床关键部件的静动态特性分析

2.1 有限单元分析法

2.2 DK7725型线切割机床关键零部件的静态特性分析

2.3 DK7725型线切割机床关键部件的动态特性分析

2.4 小结

3 DK7725型线切割机床整机的动态特性分析

3.1 建立DK7725型线切割整机的三维模型

3.2 线切割机床主要结合面的参数识别及选取计算

3.3 整机的模态分析

3.4 LMS实验对比分析

3.5 小结

4 DK7725型线切割机床整机的优化设计

4.1 机械结构优化设计的基本思想和方法

4.2 基于AWE的DK7725型线切割机床结构优化及改善

4.3 DK7725型线切割机床整机优化后的动态特性分析

4.4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢