加工中心支撐大件的設計及分析
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：1 夾具箱體的設計與分析夾具箱體是高精度加工中心重要的支撐部件，夾具箱的動態(tài)性能對加工中心加工精度的影響不亞于主軸箱。文章通過利用Pro/MECHANICA軟件的有限元分析功能，對夾具箱體的設計原型進行模態(tài)分析，并通過對夾具箱體結構的結果分析并對原型進行改進和優(yōu)化，進而實現(xiàn)了夾具箱體最優(yōu)設計。1.1夾具箱體的設計與分析設計的夾具箱體的外形尺寸、厚度尺寸等均按照設計規(guī)范以及《機械設計手冊》中的相關要求進行設計。為了避免夾具箱體剛度不夠，依據(jù)經(jīng)驗在薄弱區(qū)域增設加強筋板。在完成原型設計后，利用三維建模軟件Pro/ENGINEER建立夾具箱體的初始化模型，并利用pr0/MECHANICA進行有限兀分析。模型如圖1所示。1.2夬具箱體的模態(tài)分析〔1)模態(tài)分析理論。加工中心中很多部件都需要進行模態(tài)分析。夾具箱也需要通過模態(tài)分析來確認設計方案的可行性。一個具有n自由度的系統(tǒng)在任一瞬間的運動的形態(tài)要用n個獨立的廣義坐標系來描述，對于n自由度的無阻尼系統(tǒng)而言，它具有n階固有頻率。當系統(tǒng)按任意一個固有頻率作自由振動時，系統(tǒng)的運動是一種同步運動，稱為主振型，系統(tǒng)做主振型時所具有的振動形態(tài)稱為模態(tài)。機構的動力學問題都是以模態(tài)理論為基礎的。(1) 模態(tài)分析工具。Pro/ENGINEER軟件是廣泛應用于3D建模的軟件。其文件格式被多個有限元軟件所采用。Pro/MECHANICA是該軟件公司針對機械有限元推出了軟件，可以方便對結構進行分析?？梢圆捎肞ro/ENGINEER建立了夾具箱體的三維模型，利用Pro/MECHANICA對夾具箱體的模態(tài)進行分析，其精度符合工程要求，并且避免了有限元軟件因模型格式問題導致的不兼容問題。(2) 夾具箱體模態(tài)分析過程。利用Pro/MECHANICA軟件對夾具箱體的固有頻率進行有限元法的分析，其流程如下。幾何模型簡化。夾具箱體外部設有倒了圓角的加強筋以增加剛度；為避免應力集中夾具箱體尖角及各邊都進行了倒角處理。在建立夾具箱體有限元模型時，對于應力低的區(qū)域盡量去掉倒（圓）角，以避免因網(wǎng)格剖分產(chǎn)生畸形網(wǎng)格，影響計算精度。定義材料屬性和約束。文章設計的夾具箱體材料為HT200。夾具箱體固定是通過螺栓與底座固定。在有限元模型中，通過約束螺栓與固定位置相對應的節(jié)點各個自由度來建立模型的約束。網(wǎng)格劃分。采用Pro/MECHANICA軟件中自帶的AUT0GEM進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格剖分圖如圖1所示。夾具箱體模態(tài)分析結果。夾具箱動力學分析的重點是低階固有振型頻率。通過分析得到了前10階固有頻率分別為 180Hz、213Hz、273Hz、287Hz、299Hz、331Hz、344Hz、405Hz、427Hz、447Hz,前4階固有振型圖如圖2所示。2 床身的設計焊接床身與鑄造床身相比具有如下優(yōu)點：①制造成本低，省去了模具費用，且避免了鑄造缺陷等問題；②提高了床身的固有頻率；③實現(xiàn)封閉的床身結構；④可以通過增加筋板來實現(xiàn)小質(zhì)量大剛度的要求。2.1床身的厚度的選擇加工中心采用封閉截面式焊接床身，附以筋板提高剛度，其壁板的厚度可根據(jù)當量尺寸C來選擇，當量尺寸C Cm)由下式確定：C= C2L+B+H) /3 ⑴其中，L、B、H分別為床身的長、寬、尚（m)，當量尺寸表1所示。查的表得到最小厚度為16mm，通常情況下還要考慮受力和焊接工藝的要求適當調(diào)整厚度。 表1當量尺寸與壁厚對應表 項目 參數(shù) 當量尺寸 1 1.5 1.8 2. 0 2.5 最小壁厚 10 12 14 16 18 2.2.床身的結構設計斜床身具有排屑方便，避免了切屑堆積在導軌上f致的床身受熱而產(chǎn)生變形；在分布上方便安裝自動排肩裝置。床身設計成斜45°的封閉箱形，在設計時要具有一海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！結束語：文章主要對加工中心支撐結構中的夾具箱體和床身部分進行了分析。采用有限元法得出了夾具箱體得前10階固有頻率并給出前4階振型圖.分析結果滿足設計的冗余耍求；通過對加工中心床身進行了靜力分析確認了床身的剛度滿足耍求。海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產(chǎn)工廠設在廣東省寧波市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網(wǎng)絡，所有內(nèi)容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！