xk2120型数控机床的动力学仿真研究

论文摘要

本课题来源于导师正在做的沈阳市科学技术计划应用基础项目。项目的名称为提高数控机床动刚度、抑制机床颤振的新技术研究：目前我国数控机床的产量和消费量都已经居于世界前列,但国产机床主要是中低档产品,我国消费的中高档数控机床的70%以上都依赖于进口。国产机床与国际先进产品的主要差距就是精度低、效率低。机床颤振是造成数控机床加工精度低的主要原因之一,提高机床动刚度是提高机床抗振能力的基本途径。数控机床在作业空间中处于不同位姿时,其动刚度是不同的,改变机床关节的阻尼可以改变机床的动刚度和抗振能力。利用可控阻尼器,控制机床关节的阻尼和刚度,可以预报机床的颤振并抑制机床颤振的发生,从而提高机床的加工精度。本论文中主要做了以下工作：(1)以xk2120数控铣床为对象,把SolidWorks中机床模型导入到ADAMS中；(2)在导入的几何模型上添加颜色、质量、各种约束及驱动；(3)按动态子结构方法把机床分为12大部分,确定了各子结构界面间的动力学参数,各子结构部分结合面之间以弹簧阻尼器连接,建立xk2120铣床的等效动力学模型；(4)在ADAMS/Vibration模块对机床进行振动测试,得到了主轴和工作台之间振动的幅频特性关系和xk2120机床整机系统的模态及其各阶模态的特征值；(5)确定了xk2120机床关节处的阻尼值的大致数级范围。经过分析,得到xk2120机床的加工精度不是很高,而且加工过程中有可能存在不稳定现象。为了能够得到xk2120机床关节处更确切的阻尼的变化范围及阻尼对特性的更具体的影响,还需要更多的理论研究和数据积累。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源、背景及意义
• 1.2 机床动力学仿真的研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 机床的运动学和动力学建模理论
• 2.1 引言
• 2.2 系统建模理论
• 2.3 运动学建模理论及方法
• 2.3.1 运动学建模方法
• 2.3.2 运动学建模方法分类
• 2.4 数控机床动力学建模理论及动态特性解析方法
• 2.4.1 动力学建模方法
• 2.4.2 动态特性解析方法
• 2.5 数控机床系统动力分析方法
• 2.5.1 动态子结构方法的产生与发展
• 2.5.2 动态子结构方法
• 2.6 xk2120机床子结构的划分及连接方式
• 2.7 小结
• 第3章 机械结构结合部建模及参数识别
• 3.1 引言
• 3.2 机械结构结合部刚度和阻尼机理的解释
• 3.3 机械结构结合部等效动力学参数识别
• 3.3.1 机械结构结合部参数识别方法
• 3.3.2 机械结构结合部参数识别的理论计算方法
• 3.4 机械结构结合部建模及分析研究方法
• 3.5 xk2120机床结合部的参数识别
• 3.6 小结
• 第4章 xk2120机床的运动学和动力学建模
• 4.1 引言
• 4.2 xk2120数控机床简介
• 4.3 关键技术及支撑软件
• 4.4 xk2120数控机床运动学建模
• 4.5 xk2120数控机床动力学建模
• 4.6 小结
• 第5章 xk2120数控机床动力特性分析
• 5.1 引言
• 5.2 模态分析中的几种激振方法
• 5.3 xk2120数控机床的振动分析
• 5.3.1 建立振动分析
• 5.3.2 铣削参数的计算
• 5.3.3 四种工况的仿真及振动分析
• 5.4 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A
• 附录B