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    基于A(yíng)NSYS的數控盤(pán)旋轉體的有限元分析

    發(fā)布于:2023-12-27 20:35
    有限元分析

          高檔數控機床是發(fā)展我國先進(jìn)制造技術(shù)及重大裝備的基礎,具有重大的經(jīng)濟和戰略地位。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展,制造技術(shù)的進(jìn)步以及現實(shí)需求的變化,現代數控機床向著(zhù)高速、高效、高精度、高可靠性和工藝復合化的方向發(fā)展,其結構朝著(zhù)簡(jiǎn)約和集成模塊化方向發(fā)展這對數控機床的設計提出了越來(lái)越高的要求,需要不斷采取新的有限元分析設計理論、方法、技術(shù)和手段支持創(chuàng )新產(chǎn)品的研發(fā),其中高端機床關(guān)鍵功能部件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化就是一個(gè)重要的方面。
          數控平旋盤(pán)是數控鏜銑床的重要功能部件。在使用數控鏜銑床加工大直徑孔時(shí),由于受到刀具的局限,大直徑孔的加工一般采用立銑刀圓弧插補的辦法進(jìn)行。采用此種加工工藝方法雖然能夠獲得滿(mǎn)意的加工質(zhì)量;但存在加工軌跡長(cháng)、效率低和機床插補精度對加工幾何精度影響大等問(wèn)題,制約了數控鏜銑床的效率和效能。數控鏜銑床配備了數控平旋盤(pán)后可以將銑削變?yōu)檐?chē)削,增加了鏜削大直徑孔、平面、車(chē)削外圓、端面和切槽等功能,并且大幅度提高了加工效率。
          作為平旋盤(pán)的主要功能部件,旋轉體在平旋盤(pán)的動(dòng)、靜態(tài)特性方面起到了極為重要的作用,同時(shí)旋轉體的質(zhì)量大小、整體剛度直接影響了平旋盤(pán)的加工精度,所以研究旋轉體的靜態(tài)特性及受力變形情況,對于提高平旋盤(pán)整體的加工精度和效率,以及之后的改進(jìn)設計具有重要的意義。
          平旋盤(pán)是意大利丹德瑞刀具公司生產(chǎn)的大中型精密刀具。UT5系列平旋盤(pán)的 U 軸與機床其他數控軸(數控鏜床的W軸或V軸,數控龍門(mén)銑的Z軸或X 軸)聯(lián)動(dòng)插補后,可實(shí)現鏜內孔和內球面,車(chē)外圓和車(chē)外球面,車(chē)端面、車(chē)背面和切槽(各種弧形或異型密封槽),鏜錐孔、凹凸面、錐管螺紋和圓柱螺紋,也能完成各種復雜型面的加工。其實(shí)物圖與效果模擬圖如圖所示。
          平旋盤(pán)各零部件及旋轉體整體的剛度和強度是設計結構時(shí)考慮的重點(diǎn)。平旋盤(pán)各零件及整體抵抗變形的能力,即其剛度,是平旋盤(pán)性能的重要指標之一。旋轉體的質(zhì)量,大小和在整個(gè)平旋盤(pán)剛度中所占比例,直接影響到整個(gè)部件的剛度分布及性能;因此,合理地設計平旋盤(pán)旋轉體的結構,以及外壁和筋板的厚度,并分析其動(dòng)靜態(tài)剛度,可以提高設計效率,縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。平旋盤(pán)旋轉體的三維實(shí)體模型如圖所示,具體結構尺寸見(jiàn)表。
          旋轉體是平旋盤(pán)的主要旋轉零件,一般通過(guò)定位孔固定在與主軸相連的連接體上,其隨主軸做旋轉運動(dòng)。旋轉體工作時(shí),一方面承受裝有銑刀的滑板軸向力及徑向力的作用,作用點(diǎn)在直線(xiàn)導軌的4個(gè)滑塊上,等效處理后為作用在旋轉體的4個(gè)定位孔塊上,并且當滑塊位于底座的最底端時(shí)底座受力最大;另一方面還要承受絲杠所帶的壓力,絲杠主要承受電主軸及其附件的重力。對上述各力做簡(jiǎn)化處理和力的平移變換,可得旋轉體內側圓孔面承受絲杠轉化的壓力F=870N,4個(gè)等效受力為:靠近滑板一側圓孔受550N的拉力,遠離滑板一側圓孔受760N的壓力,小圓孔的等效面積約為200mm2。


                                                                                    專(zhuān)業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│CAE分析│結構優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
                                                                                                                                                          杭州那泰科技有限公司
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