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銑床(加工中心)關鍵機身結合面的特性
閱讀:108 發布時間:2020-8-12伯特利數控 加工中心 鉆攻中心
前言:
伴隨著工業生產和科技的持續發展,機械裝備制造領域對銑床(加工中心)的運行性能提出了*的要求,要求鐵床要具備足夠的精確度和自動化水平。為滿足實際需求,不僅要應用當前*的科學技術,還要注重銑床(加工中心)性能的有效提升,所以深入研究銑床(加工中心)性能是開發新型銑床(加工中心)的重要前提。與此同時,在對銑床(加工中心)動態特性進行優化設計時,通常都會忽略各個結合面造成的實際影響,這與工程實際是極不相符的。當前的優化設計方法得到了十分廣泛的應用,通過分析銑床(加工中心)特性,將傳統的靜態設計替換為動態設計己經是銑床(加工中心)設計工作的發展趨勢。現圍繞銑床(加工中心)關鍵結合面的動態特性,以XK8150銑床(加工中心)為研宄對象,對其造成的實際影響進行分析,具體內容如下。
1銑床(加工中心)關鍵結合面參數識別技術1.1模態分析技術
模態分析技術的主要作用在于求得系統的各階模態參數,其中,各階模態參數指的是系統振型與固有頻率。在對較大的復雜結構進行處理時,需要從理論上算出模態系數,這一計算難度較大。通常情況下,會與實驗分析法共同使用,以此充分發揮分析技術的作用和效果。此次研究主要針對部件對應的模態參數實施識別,與系統相比,部件模態密度相對較低,因此使用共振峰值的方法即可滿足精準度方面的要求。
1.2參數識別理論
將ANSYS作為基礎優化設計,主要運用彈簧阻尼單元Combinl4,對各個零部件和結合部進行建模,再進行模態分析,取設計的主要變量為等效阻尼與等效剛度。對于狀態變量,主要取模態頻率。本次研宄只取前5階,對應的目標函數如下所示:
式(1)中:的為各階頻率占有的權重,可根據函數貢獻確定;Fi為模態頻率,即狀態變量;為不同零件對應的模態頻率。
由于是在整機裝配條件下測出的,存在較大的誤差,因此需采用優化設計方法進行計算,以此得出精確度更高的參數。在對目標函數進行優化并得出小值后,此時Combln14對應的阻尼系數與剛度系數即為銑床(加工中心)關鍵結合面的參數。
2對部件動態特性造成的實際影響
結合部會對機械結構造成一定影響,主要體現在兩個方面,分別是固有振型與固有頻率。對于銑床(加工中心)而言,導軌是十分重要的組成部分。為保證銑床(加工中心)的穩定運行,導軌需具有較好的靜態特性與動態特性。其中,動態特性不僅有零件自身帶來的固有特性影響,還會受到結合部的實際影響,而且模態頻率造成的影響也不可忽略。本次研宄的主要對象為XK8150銑床(加工中心),根據銑床(加工中心)的裝配關系,對銑床(加工中心)結合面的動態特性進行了分析研究。2.1結合面動態特性參數與部件模態頻率
銑床(加工中心)水平主軸體的模態頻率伴隨等效剛度、阻尼的變化曲由圖1可知,模態頻率的變化曲線為非線性關系。總體上看,隨著剛度值的不斷增大,部件的模態頻率也有所增大,但增幅相對較小。此外,模態頻響的變化曲線也為非線性關系,但等效阻尼存在不變的區間值。
2.2整機動態特性
按照整機裝配圖在優化分析軟件當中裝配,結合面相應參數需采用CombmM進行模擬。經過模態分析得出模態頻率,如表1所示。再對非結合面參數進行布爾加運算,得出實測值。相對誤差指的是考慮結合面和不考慮結合面的測試結果差異。
從表1中可以看出,在存在結合面的情況下,整機對應的模態頻率和實測結果較為接近,相對誤差可保持在10%以內,所以充分考慮結合面的參數可更好地契合工程實際情況。通過深入的分析得知,如果考慮結合面的實際影響,則會大幅降低模態頻率,這顯然是不利的。這是因為如果固有頻率有所降低,就會對整機動態特性造成十分嚴重的影響。基于此,在實際情況中應不斷提升模態頻率,在設計工作中,就要對結合面帶來的影響進行分析和考慮。
圖2為存在結合面時不同階的模態振型,由于篇幅有限,其它階的模態振型在此不一一贅述。從圖2中可以看出,模態振型大多集中在局部結構當中,這一特征和部件的模態振型*不同。從應用角度來看,這對整機優化設計有著十分重要的指導作用和意義。