高精度内圆磨床结构动态优化设计研究

机床动态优化设计是提高机床加工精度的有效途径。建立了内圆磨床动态优化设计流程，利用灵敏度分析方法，分析了部件筋板布局形式和筋板参数对动态性能的影响。利用模态频率修正技术，考虑部件结构优化时，各部件之间模态频率的分离。部件优化后组成的新磨床与原磨床相比，其第1阶整机固有频率提高17％，对应的第1阶段率的磨头与工件间的振动相对位移量降低10％以上，提高了机床的加工精度，增强了产品的竞争力     

基于子结构阻抗匹配与优化拟合的高精度磨床整机动力学建模研究

基于分布质量 Riccati传递矩阵法和有限元法 ,分析了高精度内圆磨床的自由转子和由床身、工作台等部件所组成的基础的动态性能。根据阻抗匹配原理 ,建立了由转子—轴承—基础所组成的整机动力学模型。通过整台机床的试验模态分析 ,采用参数优化拟合修正动力学模型 ,并计算出滚动轴承刚度 ,为整机动态性能分析优化奠定基础。     

基于子结构阻抗匹配与优化拟合高精度磨床整机动力学建模研究

基于分布质量Riccati传递矩阵法和有限元法，分析了高精度内圆磨床的自由转子和由术身、工作台等部件所组成的基础的动态性能。根据阻抗匹配原理，建立了由转子－－轴承－－基础所组成的整机动力学模型。通过整台机床的试验模态分析，采用参数优化拟合修正动力学模型，并计算出滚动轴承刚度，为整机动态性能分析优化奠定基础。     

结合模态分析的VMC850E加工中心主轴动态误差研究

结合VMC850E加工中心的跟踪模态测试数据,对整机的有限元模型进行修正并进行模态分析,得到了整机模态分布表;考虑到现有测试方案中没有排除主轴热变形的影响,对现有方案进行改进,结合加工中心的模态分析,发现了影响主轴动态误差的主要原因:主轴轴承发热和共振。为主轴动态误差的减小和机床切削参数优化提供理论基础。     

高速磨床机械结构参数化建模与模态分析

基于动态子结构法建立了高速磨床零部件和整机的实体参数化模型,利用MSC. Patran/Nastran建立了高速磨床机械结构的有限元模型,并对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了模态分析。应用LMS振动及动态信号采集分析系统对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了实验模态测试与分析。实验表明,采用基于假想材料的高速磨床结合部模拟技术可使磨床组合结构的动态实验结果与有限元模态分析结果相吻合,实验测试得到的高速磨床机械结构动态特性和利用有限元软件仿真分析得到的结果是一致的,说明利用子结构法建立高速磨床机械结构实体参数化模型是正确可行的。     

机床—主轴耦合系统动力学建模与模型修正

复杂精密零件的加工对机床装备的性能不断提出新的挑战。为了保证零件加工精度,有必要在设计阶段对机床整机的动态特性进行精确预测和评估。以机床主轴系统为研究对象,介绍一种机床—主轴系统耦合动力学模型,并指出该模型中存在结合面动态特性参数的辨识问题。为了修正该耦合模型,提出一种基于频率响应函数的有限元模型修正技术。采用包含平动自由度(Degree of freedom,DOF),转动DOF以及平动与转动耦合DOF的刚度矩阵来描述结合面的动态特性,通过测量结合面处的动态响应数据,辨识出高速主轴与机床之间结合面的刚度参数,从而达到模型修正的目的。试验结果表明,修正后的机床—主轴耦合模型反映出了机床结构对主轴动态特性的影响,能较好地预测主轴安装到机床上以后的动态特性,从而为高性能机床的数字化设计与制造提供理论依据。     

基于ANSYS的机床主轴箱结构优化设计

主轴箱是机床的重要部件之一,其动态特性直接影响到整机的加工性能。利用有限元分析软件ANSYS对主轴箱进行了动态特性分析及优化设计,并对结果进行了验证。优化设计结果表明,改进后主轴箱的动态特性有了明显改善,该方法为复杂机械结构的分析和优化设计提供了一种新的途径。     

高精度立式磨床热-结构耦合分析

在有限元法与热应力学分析的基础上,建立了高精度立式磨床整机有限元模型,计算了磨床在加工过程中整机热特性分析的边界条件。利用有限元分析软件ANSYS Workbench对整机进行热特性分析同时对主轴系统进行热-结构耦合分析,得到整机的温度场及对加工精度有主要影响的主轴热变形。分析了影响整机温度分布与主轴热变形的因素,对整机与主轴结构提出了一些热误差补偿建议,分析结果为磨床整机及主轴系统的进一步热特性优化设计及热误差补偿提供了一定的依据。     

数控机床主轴部件动态优化设计

在对某型数控车床进行空运转、切削及模态试验的基础上，确定了机床主轴部件动刚度薄弱是引起机床切削的结构颤振方面的原因。据此，建立了机床主轴部件的有限元动力学模型，并对主轴部件进行了静、动特性的计算和动态优化设计。     

超精密光学磨床主轴的温度场分布及其优化设计

为了提高所设计的超精密光学磨床精度和提高温度场分析的准确性,利用有限元分析软件ANSYS和热力学理论,分析了超精密光学磨床主轴的温度场分布。首先,建立自由电子气模型,计算出自主设计的超精密光学磨床主轴材料的热导率;进而研究分析不同结构、不同环境下机床主轴的温升规律;最后,提出了基于热力学分析结果的一系列主轴结构优化方法,采取对主轴和点接触件进行优化设计,减小热源与主轴之间的接触面积等方法,减小机床主轴的热变形,从而提高超精密光学磨床的精度。     

基于力学分析的主轴轴系结构优化设计

结合工件加工精度要求,以力学理论为指导,在现有机床的基础上,对主轴轴系的受力和变形状态进行力学分析和计算,并进行了优化设计,使轴系结构更趋合理化,从而进一步降低影响主轴回转精度的不利因素,使机床的加工精度得到显著提高,为改进和完善机械结构提供了一种思路,满足了生产的实际需求。     

基于虚拟设计的铣头式机床主轴结构动态特性仿真分析

铣头式机床的主轴是多组件、复合支承的特殊结构，影响机床动态性能。在虚拟设计的数字样机上采用有限元法和模态综合技术对主轴进行了动态特性仿真分析找出薄弱环节。根据分析结果。修改和优化主轴结构设计。     

精密卧式主轴设计研究

以HMS63型卧式加工中心主轴的设计为例,讲述主轴的设计过程,详细阐述了主轴的结构设计以及相关的理论计算.通过机床样机试验结果证明,该主轴的结构设计是合理的、设计方法是切实可行的.     

高速铣齿机床主轴箱有限元分析及优化设计

讨论了利用有限元单元法对高速铣齿机床主轴箱的结构进行分析及优化设计的方法.对箱体有限元模型进行模态和静应力分析,并以箱体质量为优化目标进行优化设计,得到最优化参数,改良了原有设计.     

制造装备主轴优化设计及其软件研制

给出制造装备主轴优化设计及其软件的设计思想。该软件供车床、铣床等制造装备主轴部件的一组结构参数作优化设计，软件的功能广，可为两支承或三支承的主轴部件设计，又可把主轴支承变形量计入或不计入主轴刚度计算中，主轴的工作状况、支承类型及结构条件都可由制造装备性能的需要作实时选择。用软件包设计，使主轴部件具有最佳刚度，它与人工设计方法相比，不仅设计质量高，而且可提高设计效率达百倍以上，经实例验证并取得了很好的效果。     

数控机床主轴部件最佳支承距计算软件的编制

在数控机床中,主轴部件最佳支承距对主轴部件的性能影响很大,因此对主轴部件最佳支承距的计算是主轴部件设计中相当重要的工作。编制计算机软件来做主轴部件最佳支承距的计算,既可以提高工作效率,使得过去复杂的计算在数秒内轻松解决,同时可将设计人员从繁杂的重复劳动中解脱出来。     

ANSYS在模态分析中的应用

共振是机械结构不可避免的问题之一,利用大型有限元分析软件ANSYS对设计的结构进行模态分析,将有效预估结构的振动特性及结构的优化设计。文章以主轴箱为例,运用该软件建立了主轴箱的三维有限元模型,在0～200Hz频率范围内,分析了该主轴箱的前十阶振型,结果表明:该主轴箱的主振频率处于62Hz,为主轴箱的整体设计及其制造提供了有力的技术支撑。     

一种超声波振动钻床主轴设计

提出了用于微小孔加工的轴向超声波振动钻床主轴设计方案和主轴各部 分结构尺寸确 定方法,介绍了换能器、变幅杆设计原理     

基于ADAMS的机床高速主轴虚拟设计系统研究

针对高速主轴在数控机床中的推广应用问题,以加工中心高速主轴系统结构设计和性能分析为重点,应用虚拟设计原理、有限元分析和优化设计技术,对加工中心高速主轴系统在ADAMS环境下进行了动态仿真研究,开发了专用于机床主轴系统设计分析软件系统,给出了部分运行实例。该系统能提高产品的设计质量和设计效率。     

关于高速主轴前端密封结构形式的研究

主轴是机床的心脏,作为主要功能部件其性能直接决定机床的整体的使用情况.主轴的第一道防线就是前端密封结构,大流量冷却及加工尘屑极易污染主轴及主轴轴承,所以主轴部件设计过程中需重点考虑主轴前端密封结构设计及选用.重点介绍了根据机床的结构及加工工况不同,来选用主轴结构类型及其主轴前端密封的结构.