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加工中心模態(tài)試驗激振點與響應(yīng)點的布置研究
閱讀：187 發(fā)布時間：2021-11-14前言：
隨著機床加工行業(yè)的迅速發(fā)展 對加工中心的加工性能及加工精度要求越來越高 對加工中心進行動態(tài)分析 發(fā)現(xiàn)問題并解決問題是提高加工中心的加工性能與加工精度的有效途徑 模態(tài)試驗分析方法是研究數(shù)控加工中心動態(tài)特性的常用方法 對加工中心結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性分析有著重要的作用１－２在模態(tài)試驗過程中 激勵點以及響應(yīng)點的正確選擇是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一 激勵點與響應(yīng)測點布置不僅依賴于工程經(jīng)驗 而且布置規(guī)模往往較大 導致試驗效率低 成本高 通過理論建模分析的方法研究激勵點選擇和響應(yīng)測點布置 可有效提高模態(tài)試驗分析的效率 降低試驗成本 具有重要的工程意義３－４ 本文以ＫＶＣ８００立式加工中心整機為研究對象 利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立加工中心的三維模型 導入 ＡＮＳＹＳ進行模態(tài)分析 得到加工中心的振動特性 結(jié)合激勵點及響應(yīng)點的選擇原則 確定合適的布置方案 為模態(tài)試驗的順利展開提供可靠依據(jù)
１ ＫＶＣ８００立式加工中心建模與分析
ＫＶＣ８００是十字滑座移動的立式加工中心 該加工中心結(jié)構(gòu)主要由工作臺 床身 床鞍 立柱 主軸箱及刀庫６大部分組成 對其建模與分析的具體過程如下１ 導入模型 由于機床的床身 立柱 主軸箱都是復雜的薄壁加筋結(jié)構(gòu) 直接在有限元分析軟件中建模十分困難 因此 采用常用的三維建模軟件 Ｓｏｌｉｄ －Ｗｏｒｋｓ進行模型建立 模型建好后再將其另存為 ．ｘ＿ｔ 格式導入到有限元分析軟件中進行振型分析
２ 設(shè)定材料屬性 該加工中心的床身 立柱 主軸箱 床鞍和工作臺的材料是鑄鐵 密度為７ ３００ｋ ｇｍ ３泊松比為０．２５ 彈性模量為１３５ＧＰａ 絲杠 絲杠螺母的材料為高性能優(yōu)質(zhì)鋼 密度為７ ８００ｋ ｇ ｍ３ 泊松比為０．３ 彈性模量為２００ＧＰａ
３ 定義接觸對 加工中心工作臺系統(tǒng)中的滑塊通過螺母安裝在工作臺上 工作臺系統(tǒng)的動態(tài)性能受到它們之間相互作用的影響較小 可以忽略不計 因此在建模時將滑塊和工作臺的接觸面定義為綁定接觸 這樣既有利于工作臺系統(tǒng)的簡化 又可以提高計算效率 同樣的 滑塊與立柱之間 滑塊與床身之間的接觸面均定義為綁定接觸 加工中心中所有導軌和滑塊以及滾珠絲杠和絲杠母座之間的接觸類型均定義為不分離接觸 在進行切削加工時 導軌和滑塊之間本身就是固定連接 絲杠和工作臺之間并沒有相對運動 這種接觸設(shè)置是符合實際情況的
４ 劃分網(wǎng)格 該加工中心的床身 立柱 主軸箱床鞍等結(jié)構(gòu)形狀復雜 且均設(shè)計有合理的布筋 所以為了減小網(wǎng)格劃分的復雜度 在分析中采用自動劃分網(wǎng)格的形式 工作臺 滑塊 導軌 絲杠母座等零部件同樣結(jié)構(gòu)較復雜 故也采用自動劃分網(wǎng)格的形式 滾珠絲杠在三維建模時被簡化成一個圓柱體 所以采用映射劃分網(wǎng)格的形式 得到規(guī)則的六面體單元 模態(tài)分析中沒有應(yīng)力集中現(xiàn)象 不需要考慮網(wǎng)格的疏密分布所以要求網(wǎng)格盡可能均勻分布
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