虚拟样机技术在机床主轴箱热特性研究中的应用

数控机床在加工过程中,受各种热源的作用形成不均匀的温度场,各部件产生不同程度的热变形,造成加工误差,使加工精度下降。本文利用虚拟样机技术,对XH718数控铣床主轴系统的热特性进行分析,建立了机床主轴系统热特性分析的数学模型和有限元分析模型,计算出机床主轴系统的温度场和热变形,为机床机构优化奠定了基础。     

精密数控机床多主轴系统热平衡试验

对现有的精密数控机床主轴系统进行常规工况实验和空运转实验,提出一种数控机床热平衡试验方法,通过该实验方法可以获得数控机床主轴系统的热敏感点、温度场数据和热位移场数据以及热平衡时间等热态特性,以校验理论仿真分析,并建立误差模型,从而实现对主轴系统热特性的快速校核与加工误差补偿.在具有3个独立磨头主轴系统的直线滚动导轨精密曲面成形数控磨床上,开展多主轴系统热平衡试验方法的具体案例研究,获得了其中两个理论上相同的立式磨头的主轴系统温升变化曲线、热变形变化曲线和热平衡时间等不同的热态特性,论证了多主轴热平衡实验对于消除多主轴机床差异性上的重要性,弥补了多轴系统热态特性分析在理论上分析的不足.通过将热平衡试验获得多主轴系统的热态特性结果用于指导热误差补偿工作,减小了机床热误差控制及补偿难度,提高了机床加工直线导轨曲面精度与工作效率.     

精密数控机床多主轴系统热平衡试验

在对现有的精密数控机床主轴系统进行常规工况实验和空运转实验研究基础上,提出一种数控机床热平衡试验方法,通过该实验方法可以获得数控机床主轴系统的热敏感点、温度场数据和热位移场数据以及热平衡时间等热态特性,以校验理论仿真分析,并建立误差模型,从而实现对主轴系统热特性的快速校核与加工误差补偿.在具有3个独立磨头主轴系统的直线滚动导轨精密曲面成形数控磨床上,开展多主轴系统热平衡试验方法的具体案例研究,获得了其中两个理论上相同立式磨头的主轴系统的温升变化曲线、热变形变化曲线和热平衡时间等不同的热态特性,论证了多主轴热平衡实验对于消除多主轴机床差异性上的重要性,弥补了其在理论上分析的不足.同时,通过热平衡试验获得多主轴系统的热态特性结果,用于指导热误差补偿工作,减少机床热误差控制及补偿难度,提高机床加工直线导轨曲面精度与工作效率效果明显.     

车削加工误差分析及其微机实时补偿

本文详细分析了影响车削加工误差的几个主要因素。其中采用移动热源法计算了工件的热膨胀,利用热弹性理论和回归分析推导了刀具热变形的计算公式,采用误差分离技术得到了刀架直线运动轨迹在水平面内偏离理想轨迹的误差,并且实测了机床的热变形。在以上工作的基础上,应用微机对影响车削加工精度的主要误差进行了实时补偿,取得明显效果。该方法在不增加任何辅助设备的条件下,可以方便地控制数控车床的加工精度,具有使用简便,便于推广等特点。     

机床动态热性能研究和误差补偿

指出机床的热泪盈眶性能主要表现为在加工参数改变时机床的动态热误差。不同类型的机床热性能被研究,给出了机床热性能的测量分析和效果。多种数学模型被用来建立机床温度变化和热变形的关系。比较结果说明,多元线性回归和神经网络模型能够较好的预报补偿机床的动态热变形误差。     

SMART-CNC超精密数控曲面磨床综合误差补偿技术

为了进一步提高数控磨床的磨削加工精度,运用多体系统运动学理论、神经网络方法和有限元分析方法,分别对SMART-CNC超精密曲面数控磨床的空间几何误差、热变形误差以及力变形误差进行了建模和计算．通过逆运动学迭代求解算法求解出可消除磨床几何误差和载荷误差的精密加工数控指令值,通过神经网络算法,控制微位移夹具机构,消除了磨床热变形误差的影响．实验结果表明,综合运用上述误差补偿方法,可以将该磨床的磨削误差由原来的0．225 μm减小到0．045μm．     

ANSYS在数控铣床热特性分析中的应用

数控铣床在多种热源的作用下,产生热变形,影响工件与刀具间的相对位移,造成加工误差,从而影响零件的加工精度.所以,如何减少热变形,提高加工精度,是机床设计中非常棘手和重要的问题.本文在对数控铣床热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析软件ANSYS,对XK717数控铣床进行整机热特性分析,并得出了冷却水的流量和预紧力对主轴轴承温升的影响规律,从而为数控铣床的设计提供了理论依据.     

机床主轴轴向热误差一阶自回归建模方法

针对机床主轴热误差经验建模法缺乏物理意义,建模精度和鲁棒性受热变形伪滞后效应影响较大的问题,从理论角度推导出一种具有明确物理意义且不受伪滞后效应影响的主轴热误差建模方法。将主轴简化为一维杆件,考虑主轴圆柱面与空气的对流散热,利用传热学得到一维杆在单端热源条件下温度场和热变形的解析表达式;对热变形表达式进行形式变换,推导得到一维杆在单端固定热源条件下热变形的一阶自回归表述形式;推导验证在变化热源条件下,一维杆热变形一阶自回归模型的有效性,并指出自回归模型系数与主轴物理特性、自回归时间间隔、热源条件的关系;进行有限元仿真,并在海德曼T65车床上进行实验验证。仿真结果表明,一阶自回归模型可有效估计一维杆在变化热源条件下的热变形,不受伪滞后效应影响。在T65车床上的实验结果表明,与多元线性回归模型相比,一阶自回归模型的鲁棒性更高且具有明确的物理意义。     

精密丝杠热变形误差的计算模型及其简化计算

建立了丝杠磨削热引起的温度分布理论计算模型,在此基础上分析了温升与工件热变形的。利用神经网络对丝杠热变形误差的计算模型进行了简化,通过输入有关的磨削参数,邓可预报输出丝杠的热伸长。     

机床热变形的探讨

机械制造业中 ,由于动力源的能量损耗、运动件的摩擦、材料的切削及外部环境等因素影响 ,均导致机体发热 ,使得机床产生热变形 .机床受热变形对精度及被加工件误差都会带来很大的影响 .建立机床构件热变形的数学模型能够给分析与消除热变形对工件加工的影响提供一定的方便     

基于接触热阻的高速精密电主轴热特性分析

主轴系统热问题是高精度机床必须要考虑的关键问题,接触热阻的大小影响机床的传热性能,从而影响其加工精度. 利用表面接触的分形理论,计算接触面的量纲一的接触面积,针对接触微凸体的热阻由基体热阻和收缩热阻形成接触对,建立了一个考虑接触界面基体热阻和收缩热阻的表面接触热阻模型,讨论了不同的分形参数对接触热阻的影响. 以立式加工中心电主轴系统为研究对象,分析了电机的损耗发热和轴承的摩擦发热,运用有限元软件对电主轴模型在有无接触热阻2种情况下的稳态温度场和稳态热变形进行仿真分析. 讨论了有无热阻情况下电主轴温度和变形变化量,论证了接触热阻对电主轴热温度场和热变形的影响. 结果表明:电主轴考虑接触电阻时温度将升高,变形将增加.     

热力隧道上穿既有地铁6号线隧道方案比选

随着城市地下轨道交通的发展,上穿既有线路的情况时有发生.由于新线穿越既有线路不可避免地会引起既有隧道结构产生附加应力和沉降,而地铁运营对变形又有着非常严格的控制标准,所以选择最合适的施工方法十分重要.以热力隧道上穿北京地铁6号线东四站—朝阳门站区间工程为依托,通过三维数值模拟软件FLAC3D分别对从左侧竖井向右侧竖井开挖热力隧道;右侧竖井向左侧竖井开挖热力隧道;从两侧竖井向中间开挖热力隧道三种施工方式进行数值模拟分析.并从三种施工方案中比选出对既有地铁运营区间影响最小的施工方法.通过进行安全分析可以表明:从两侧竖井向中间开挖热力隧道能有效减小地铁6号线运营区间的变形,为更加合理的施工提供了重要依据.     

Optimum design of cast iron finned radiator

0　INTRODUCTIONThemetalconsumptionofconventionalcastironradi atorislargeanditwastesrawmaterials .Someofthemisnolongerwelcomednowinthebuildingmarket.Soitisnecessarytodosomeresearchesoncastironradiatorswithhighmetalthermalintensity .Suchkindofresearchisn’tenougheitherinsideoroutsideChina .Ref.[1]showsthestructureandpropertiesofaluminumalloyradiatorswithspecialfins .InRef.[2 ],theoptimumgeometricsofheatsinkswithminimalthermalresistanceisobtainedbymeansofcomplexalgorithms .Ref.[3]analyzest…     

机床关键部件热接触变形的有限元计算

给出了外载条件下接触热阻的基本计算公式，然后用有限元法对立柱与主轴箱结构的接触变形进行了计算，并用实验验证了计算的准确性，为精密机术的设计，热控制和补偿提供了新的方法。     

高速电主轴单元的热态特性分析

由于电主轴系统高速运转时,产生大量的热,并导致热变形,本文基于ANSYS对高速电主轴单元的热态特性进行分析。文中采用有限元法对高速电主轴系统模型进行建模,并计算了电主轴系统的发热量及各部位热对流,通过ANSYS进行分析,得到了高速电主轴单元的温度分布、主轴端部的轴向和径向偏移量及位移图。从热态性能中可以分析得出热感应预载荷,并计算得出相应的强度和临界速度。同时研究发现,为了获得更多的预载荷,应该考虑热感应预载荷的影响。     

高速电主轴热态性能有限元分析

以数控高速加工中心电主轴为研究对象,采用Solidworks软件建立了电主轴的三维模型,应用有限元分析软件Abaqus对电主轴模型进行了热态分析,绘制了电主轴的稳态温度场分布图,并求出电主轴在不同转速下的温度值.为电主轴冷却系统的设计提供了依据.     

热模拟试验机钢热变形模拟结果分析

利用热／力学模拟试验机,对40Cr钢进行了变形温度为710℃～1050℃,应变速率为0．1／s～30／s,应变量为0．1～1．0的热模拟单向单道次压缩试验。分析了试样变形过程中计算机采集的真应变以及试样热变形后的最大直径、横向最大真应变。结果表明,40Cr钢在应变速率为10／s及以上时,试样实际横向最大真应变与变形过程中计算机采集的真应变量相差明显,两者之间的差值随应变速率的增加而增加。变形温度及变形量没有使两者产生明显差异。     

竖直U型地埋管群传热特性模拟

为了探究不同因素对竖直U型地埋管管群传热特性的影响,以竖直U型地埋管周围土壤为研究对象,建立三维非稳态传热物理数学模型。在试验验证和单井的研究基础上,以1 a为研究周期,分析了地埋管管群排列方式、热泵蓄取功率比以及土壤类型对竖直U型地埋管管群周围土壤温度场分布的影响。研究表明：钻井间距一定时,地埋管排列方式对地埋管管群周围土壤温度场分布的影响很小;在热泵运行时间一定时,土壤热扩散系数越大,钻井间土壤温度重叠区域越大;土壤导热系数越大,土壤温度波动幅度越小;蓄取功率比越小,土壤热失衡越严重;对于冬季热负荷较大的地区,可以适当地提高热泵蓄取功率比。所建模型得出的土壤温度值与试验值吻合度较好,其最大误差为14.2%。