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大型、重型裝備制造是裝備制造業(yè)的重要組成部分,在提升中國(guó)制造業(yè)整體水平上具有不可忽視的作用,也是我國(guó)由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變的必由之路。作為齒輪加工裝備中的基礎(chǔ)部件,大型床身在保證加工中心自身精度和零件加工質(zhì)量方面的作用不容忽視。隨著生產(chǎn)自動(dòng)化和精密加工技術(shù)的迅猛發(fā)展,床身的精度以及精度的穩(wěn)定性有了更高的要求。然而在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)加工過(guò)程中,加工中心電機(jī)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件、工件切削等會(huì)產(chǎn)生大量的熱,這些熱一部分會(huì)散發(fā)到空氣中,另一部分會(huì)傳遞給加工中心本身,造成加工中心各部分的溫升不均勻,出現(xiàn)溫度場(chǎng)并產(chǎn)生相應(yīng)的熱變形,最終對(duì)加工中心的形態(tài)精度和加工精度造成顯著影響。其中,床身熱變形是影響加工中心加工精度的重要因素,最高可達(dá)加工中心總加工誤差的70% 。
針對(duì)加工中心熱變形對(duì)工件加工精度的影響,國(guó)內(nèi)外眾多專家學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作[24]。德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)運(yùn)用有限元軟件對(duì)加工中心部件及整機(jī)的溫度場(chǎng)建立變形場(chǎng)模型并進(jìn)行了分析[7]。龔偉等運(yùn)用三維軟件Pro/Engineer對(duì)矩臺(tái)平面磨床床身進(jìn)行了精確的虛擬樣機(jī)建模,并對(duì)該虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行了熱變形仿真,得出了加工中心變形的實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果非常吻合的結(jié)論[8]。李立新等從加工中心主要部件的結(jié)構(gòu)出發(fā),對(duì)加工中心熱變形進(jìn)行了簡(jiǎn)略推導(dǎo),研究了加工中心熱誤差對(duì)刀具與工件間的相對(duì)位置的影響規(guī)律@。唐開(kāi)勇運(yùn)用幾種不同的方法建立了導(dǎo)軌熱變形的數(shù)學(xué)模型,既可方便數(shù)控編程,又可保證和提高工件的加工質(zhì)量李郝林等通過(guò)將近似模型和數(shù)值模擬技術(shù)相結(jié)合,建立了導(dǎo)軌熱誤差有限元計(jì)算目標(biāo)函數(shù),并對(duì)導(dǎo)軌有限元模型邊界條件進(jìn)行了優(yōu)化選擇,得到了導(dǎo)軌熱變形誤差優(yōu)化計(jì)算值,從而提高了加工中心的加工精度。Em SK等運(yùn)用有限元方法建立并分析了加工中心滾珠絲杠系統(tǒng)的溫度場(chǎng)模型
雖然眾多專家和學(xué)者從理論建模、數(shù)學(xué)模擬等方面對(duì)加工中心床身熱變形進(jìn)行了廣泛而又深入的研究,但由于尺寸龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,再加上溫度場(chǎng)分布不均勻等,使得大型床身的溫升及各部位熱變形情況十分復(fù)雜,單純從理論計(jì)算的角度難以精確評(píng)價(jià)其熱變形程度。因此,為了優(yōu)化床身結(jié)構(gòu)、減少其熱變形量、降低成本、提升加工中心的加工精度,以某大型加工中心床身為研究對(duì)象,采用Pr〇/Eiigiiii、T軟件建立其三維幾何模型,運(yùn)用該軟件的Pro/MnlKiiiii.'a模塊對(duì)該模型進(jìn)行了熱變形有限元分析,得到了熱平衡狀態(tài)下的床身溫度分布及熱變形情況。依據(jù)分析結(jié)果,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)及熱變形分析,并通過(guò)熱變形實(shí)驗(yàn)把實(shí)際檢測(cè)結(jié)果與有限元分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性與準(zhǔn)確性。
0. 1床身的幾何建模
圖1、圖2分別為某大型床身的三維幾何模型及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖。該床身全長(zhǎng)超過(guò)4.3 m,寬度超過(guò)1.5 m,由床體和定向?qū)к墐刹糠纸M成。其中床體整體采用灰鑄鐵HT300鑄造而成,床體上表面兩側(cè)各有一條進(jìn)行了表面精磨處理的承壓導(dǎo)軌,主要起承重支撐作用;定向?qū)к壊捎?5鋼并進(jìn)行精加工處理,主要是對(duì)立柱起定向引導(dǎo)作用,在與床體組裝時(shí)需嚴(yán)格遵循裝配圖的要求:該床身結(jié)構(gòu)復(fù)雜,內(nèi)部采用了三角形的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu),底部采用多個(gè)墊鐵進(jìn)行支撐并通過(guò)嵌入地下的地腳螺釘與地基固定,使得床身整體具有良好的承載和抗彎曲變形能力:
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結(jié)束語(yǔ):
針對(duì)大型床身尺寸龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、溫度分布不均勻的特點(diǎn),采用丨>1.0 /E叩T軟件及其Pm A1 e-clumi「a模塊,對(duì)其進(jìn)行了三維幾何建模與熱變形有限元分析依據(jù)床身溫度分布及熱變形情況,優(yōu)化和完善了床身的內(nèi)部結(jié)構(gòu),并利用有限元方法驗(yàn)證了三維幾何模型的優(yōu)化效果,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)熱變形實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:優(yōu)化后的床身實(shí)際檢測(cè)值與有限元分析值的一致性和準(zhǔn)確性較好,溫升與熱變形量大大降低,達(dá)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)要求,通過(guò)對(duì)床身的熱變形分析,驗(yàn)證了運(yùn)用熱變形有限元分析的方法,可以有效了解床身的熱特性、提升床身的加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間、節(jié)約生產(chǎn)成本,從而使加工中心的整體的加工精度進(jìn)一步提升。
2024-11
本文以組合式六角亭模型為實(shí)例,分析工藝難點(diǎn)與加工可行性,指出該模型的加工難點(diǎn)是模型形狀不規(guī)則和整體剛性差,并通過(guò)設(shè)計(jì)新的工藝方案解決加工難點(diǎn),完成了模型整體的加工。新的加工工藝有助于提高加工效率和精度,為五軸數(shù)控加工提供了一個(gè)典型案例,對(duì)于五軸加工中心數(shù)控加工也具有指導(dǎo)作用和重要… [了解更多]
2024-11
宇匠數(shù)控 備注:為保證文章的完整度,本文核心內(nèi)容由PDF格式顯示,如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,手機(jī)瀏覽可能無(wú)法正常使用!本文摘要:通過(guò)對(duì)混聯(lián)五軸加工中心自適應(yīng)深度學(xué)習(xí)控制方法的 研 究,可 知 此 方 法 的 創(chuàng) 新 之 處 在 于:1)建 立 了 機(jī) 床 的 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) … [了解更多]
2024-11
在機(jī)測(cè)量技術(shù)由于其成本低、檢測(cè)效率高、無(wú)需二次裝夾等優(yōu)勢(shì)被廣泛用于零件加工測(cè)量當(dāng)中,使得五軸加工中心和五軸鉆攻中心,同時(shí)又兼具測(cè)量功能。在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示,硬件部分主要是由高精度探頭、信號(hào)接收器、機(jī)床整個(gè)本體,軟件部分由機(jī)床控制系統(tǒng)、測(cè)量軟件等組成[8]。待零件加工完成… [了解更多]
2024-11
?加工精度是影響機(jī)床性能和產(chǎn)品質(zhì)量的主要難題,也是制約國(guó)家精密制造能力的重要因素。本文以五軸加工中心為對(duì)象,針對(duì)提升機(jī)床精度進(jìn)行了研究。并且隨著科技的發(fā)展,精密的儀器和零件在生產(chǎn)實(shí)踐中占據(jù)的分量逐漸增加,在數(shù)控機(jī)床這種精密機(jī)器精度不斷提高的同時(shí),必須控制內(nèi)外界環(huán)境的隨機(jī)影響因素在… [了解更多]