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前言：

隨著機(jī)床加工行業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)加工中心的加工性能及加工精度要求越來(lái)越高對(duì)加工中心進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題是提高加工中心的加工性能與加工精度的有效途徑模態(tài)試驗(yàn)分析方法是研究數(shù)控加工中心動(dòng)態(tài)特性的常用方法對(duì)加工中心結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性分析有著重要的作用１－２在模態(tài)試驗(yàn)過(guò)程中激勵(lì)點(diǎn)以及響應(yīng)點(diǎn)的正確選擇是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一激勵(lì)點(diǎn)與響應(yīng)測(cè)點(diǎn)布置不僅依賴于工程經(jīng)驗(yàn) 而且布置規(guī)模往往較大導(dǎo)致試驗(yàn)效率低成本高通過(guò)理論建模分析的方法研究激勵(lì)點(diǎn)選擇和響應(yīng)測(cè)點(diǎn)布置可有效提高模態(tài)試驗(yàn)分析的效率降低試驗(yàn)成本具有重要的工程意義３－４本文以ＫＶＣ８００立式加工中心整機(jī)為研究對(duì)象利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立加工中心的三維模型導(dǎo)入ＡＮＳＹＳ進(jìn)行模態(tài)分析得到加工中心的振動(dòng)特性結(jié)合激勵(lì)點(diǎn)及響應(yīng)點(diǎn)的選擇原則確定合適的布置方案為模態(tài)試驗(yàn)的順利展開(kāi)提供可靠依據(jù)

１　ＫＶＣ８００立式加工中心建模與分析

ＫＶＣ８００是十字滑座移動(dòng)的立式加工中心該加工中心結(jié)構(gòu)主要由工作臺(tái) 床身床鞍立柱主軸箱及刀庫(kù)６大部分組成對(duì)其建模與分析的具體過(guò)程如下１導(dǎo)入模型由于機(jī)床的床身立柱主軸箱都是復(fù)雜的薄壁加筋結(jié)構(gòu) 直接在有限元分析軟件中建模十分困難因此采用常用的三維建模軟件Ｓｏｌｉｄ－Ｗｏｒｋｓ進(jìn)行模型建立模型建好后再將其另存為．ｘ＿ｔ格式導(dǎo)入到有限元分析軟件中進(jìn)行振型分析

２設(shè)定材料屬性該加工中心的床身立柱主軸箱床鞍和工作臺(tái)的材料是鑄鐵密度為７　３００ｋｇｍ３泊松比為０．２５彈性模量為１３５ＧＰａ絲杠絲杠螺母的材料為高性能優(yōu)質(zhì)鋼密度為７　８００ｋｇｍ３泊松比為０．３彈性模量為２００ＧＰａ

３定義接觸對(duì) 加工中心工作臺(tái)系統(tǒng)中的滑塊通過(guò)螺母安裝在工作臺(tái)上工作臺(tái)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能受到它們之間相互作用的影響較小可以忽略不計(jì) 因此在建模時(shí)將滑塊和工作臺(tái)的接觸面定義為綁定接觸這樣既有利于工作臺(tái)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化又可以提高計(jì)算效率同樣的滑塊與立柱之間滑塊與床身之間的接觸面均定義為綁定接觸加工中心中所有導(dǎo)軌和滑塊以及滾珠絲杠和絲杠母座之間的接觸類型均定義為不分離接觸在進(jìn)行切削加工時(shí) 導(dǎo)軌和滑塊之間本身就是固定連接絲杠和工作臺(tái)之間并沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 這種接觸設(shè)置是符合實(shí)際情況的

４劃分網(wǎng)格該加工中心的床身立柱主軸箱床鞍等結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜且均設(shè)計(jì)有合理的布筋所以為了減小網(wǎng)格劃分的復(fù)雜度在分析中采用自動(dòng)劃分網(wǎng)格的形式工作臺(tái) 滑塊導(dǎo)軌絲杠母座等零部件同樣結(jié)構(gòu)較復(fù)雜故也采用自動(dòng)劃分網(wǎng)格的形式滾珠絲杠在三維建模時(shí)被簡(jiǎn)化成一個(gè)圓柱體所以采用映射劃分網(wǎng)格的形式得到規(guī)則的六面體單元模態(tài)分析中沒(méi)有應(yīng)力集中現(xiàn)象不需要考慮網(wǎng)格的疏密分布所以要求網(wǎng)格盡可能均勻分布

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結(jié)束語(yǔ)：

基于有限元分析理論利用ＡＮＳＹＳ軟件對(duì)加工中心整機(jī)三維模型進(jìn)行了有限元振型分析得到了加工中心的振型變化明顯區(qū)域為模態(tài)試驗(yàn)的激勵(lì)點(diǎn)與響應(yīng)點(diǎn)的布置提供了依據(jù) 結(jié)合激勵(lì)點(diǎn)及響應(yīng)點(diǎn)的布置原則根據(jù)有限元分析所確定的振型分析結(jié)果從中選出各部件的代表性測(cè)點(diǎn) 得到有限傳感器數(shù)量下合適的激勵(lì)點(diǎn)以及響應(yīng)點(diǎn)的布置方案并成功獲取加工中心主要部件的各階模態(tài) 驗(yàn)證了激勵(lì)點(diǎn)與響應(yīng)點(diǎn)布置方案的有效性

伯特利數(shù)控是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門(mén)加工中心、雕銑機(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省東莞市，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(wù)！

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加工中心模態(tài)試驗(yàn)激振點(diǎn)與響應(yīng)點(diǎn)的布置研究

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