[00698239]机床整机动力学建模及静动态特性技术预测研究

该课题来源于广东省科学技术厅。 　　本课题研究了一种融合结合部特性参数的机床整机有限元建模方法，并且能够对建立的整机模型进行静、动态特性计算分析。应用此方法对广东省机械研究所自行设计生产的XK712B型数控铣床进行了整机建模，对整机的静动态特性进行了分析，主要包括以下几方面工作： 　　1.从理论上探究了机床常用结合部的微观接触机理和宏观作用机理。对机床整机典型结合部的特性进行了研究，建立了机床螺栓结合部、导轨结合部、轴承结合部等的等效动力学模型，实现了在结合部模型中加入3个方向不同的等效特性参数（刚度和阻尼系数）的目的，使整机动力学模型更接近实际情况。 　　2.创建了结合部特性融合理论，建立了含有结合部特性和工艺系统的机床整机闭环动力学模型。 　　3.应用ANSYS软件的数据转换接口，实现了将Pro/E实体模型无损转换成ANSYS实体模型。 　　4.以XK712B型数控铣床为例，利用上述理论和方法建立了机床整机动力学模型。对其进行了整机静动态特性计算和分析。 　　5.对XK712B机床进行了静态、动态和切削试验。 　　6.计算结果与实验结果进行了对比，表明：两者的静刚度相对误差的绝对值在5%以内，固有频率相对误差的绝对值9%以内，振型吻合较好，说明整机建模的方法可行有效。 　　通过对XK712B机床整机进行的静态与模态的计算分析与实验，得到了机床整机的优势固有频率（25、35、91、104、124、170、173、218Hz附近），机床主轴与工作台X、Y、Z三方向的相对静刚度等数据，从中可以看出，机床的整机静刚度与同类机床相比相对较好。加工时所采用的主轴转速尽量避开整机的固有频率，特别是25Hz和35Hz附近。注意加强立柱与床身之间的连接刚度。 　　本课题的研究成果，为今后建立机床或类似的机械结构的整机动力学模型打下了基础。有利于在图纸设计阶段预测机床整机的静动态特性，及时进行设计修改，缩短新产品的研发周期，增强企业竞争力。