基于ANSYS的减振镗杆动态特性参数化分析

摘要

随着现代社会市场竞争的日益激烈，对机械结构的柔性化以及零件精度的要求越来越高，特别是在细长孔的加工过程中。当采用镗削方式进行细长孔的加工时，由于其加工环节的特殊性，造成了镗杆的刚度达不到要求。通常当镗杆的长径比大于4时，镗杆就会由于刚度不够而在加工过程中发生振动，这必然会影响加工质量。因此，如何解决镗削过程中的振动问题就成为一个十分具有现实意义的课题。
　　 对于镗削过程振动的研究，使用传统的方法难以建立精确的系统动力学方程。本课题采用了有限元分析方法，借助市场主流的大型通用有限元分析软件ANSYS来进行分析。主要对减振镗杆进行动力学仿真，研究了减振镗杆的动力学特性；其次对影响减振镗杆振动的相关因素进行参数优化分析，得到了最佳减振效果。最后分析了切削参数对减振镗杆减振性能的影响。
　　 在本课题的研究中，借鉴了国外先进的镗杆减振技术，设计了具有内冷却管的内置式动力减振镗杆。在进行减振镗杆的动力学分析时，首先使用机械振动理论的相关知识，计算出减振系统中各参数的初始值；然后再使用有限元分析软件ANSYS对其进行动力学仿真分析(模态分析及谐响应分析)，得到减振镗杆的动态特性参数。同时，对影响减振性能比较大的因素进行了参数化分析。在此基础上以刀尖的径向跳动量为目标函数对减振镗杆进行优化仿真分析，得出了减振系统的最优参数值。最后，在不同切削参数情况下，使用优化参数对减振镗杆进行了相应的分析，得到了刀尖径向跳动量随切削参数的变化规律，同时对相同长径比优化前减振镗杆以及实心镗杆作了相应的分析。通过三种镗杆的对比分析可知，优化后减振镗杆的减振效果最好，优化参数可以为减振镗杆在实际应用中提供一个参考。
　　 通过本文的分析及其得到的结果，为内置式动力减振镗杆的设计提供了一个依据，对内置式动力减振镗杆的研发具有重要的指导意义。这样在提高产品的性能、缩短研发的时间的同时也能减少产品的开发费用，减少材料的浪费。