机床立柱的竹子结构仿生设计及性能分析

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作者 李有堂 连虎强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第4期18-22,共5页

为了提高机床的静、动态特性,通过分析竹子与机床立柱在结构、功能、载荷和约束4个方面的相似性,提出机床立柱结构仿生思想。通过仿生设计源流与设计流程,将竹子特有的维管束和竹节结构设计到机床立柱上,并合理地布置加强筋,以立式数控... 为了提高机床的静、动态特性,通过分析竹子与机床立柱在结构、功能、载荷和约束4个方面的相似性,提出机床立柱结构仿生思想。通过仿生设计源流与设计流程,将竹子特有的维管束和竹节结构设计到机床立柱上,并合理地布置加强筋,以立式数控机床的立柱为例,应用有限元软件分析其静、动态特性,得到设计结果为:相对于原型铸铁材料立柱,仿生型立柱质量减小了14.22%,最大等效应力和最大变形都得到了不同程度的改善;在满足轻量化的前提下,仿生型机床立柱的静态特性有显著提高。模态分析中仿生型结构材料前6阶固有频率均要高于铸铁材料立柱,通过谐响应分析,仿生型材料立柱在X轴、Y轴的最大响应振幅分别减少了62.37%、25.18%。从而证明结构仿生型立柱具有更优越静、动态特性。 展开更多

关键词 结构仿生 相似性 机床立柱 静动态特性

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四轴超精密加工机床静动态特性分析 被引量：1

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作者 邓翠 吴东旭 +3 位作者 王玉伟 索奇 朱生根 李云飞 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第4期20-27,共8页

针对高端光学元件高效高表面质量的超精密加工需求,设计研发了一台四轴(XZBC)超精密加工机床。为验证机床设计性能,通过Ansys Workbench建立机床整机及关键功能部件有限元模型,并依次进行静力学、模态及谐响应仿真分析。获得了基于工况... 针对高端光学元件高效高表面质量的超精密加工需求,设计研发了一台四轴(XZBC)超精密加工机床。为验证机床设计性能,通过Ansys Workbench建立机床整机及关键功能部件有限元模型,并依次进行静力学、模态及谐响应仿真分析。获得了基于工况模态分析下机床整机、液体静压导轨及主轴的前6阶固有频率和模态振型,其中整机基础频率、液体静压导轨单元基础频率、主轴单元基础频率分别为102.24、0、5.76 Hz。为进一步掌握主轴核心关键部件的实际响应,在模态分析的基础上利用模态叠加法对主轴单元进行谐响应分析,主轴单元的共振敏感频率为288、294、387、405、414 Hz,变形位移在0.02μm以内。通过各频域范围的位移及应变响应曲线,获取敏感频率及相应位移响应,验证了实际工况下整机及关键功能部件结构设计的合理性,为超精密机床的结构优化奠定理论基础。 展开更多

关键词 超精密加工 模态分析 谐响应分析 静动态特性 ansys Workbench

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基于ANSYS Workbench的深孔内圆磨杆静动态特性分析 被引量：3

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作者 梅灵青 《农业装备与车辆工程》 2022年第3期134-137,共4页

以某型号深孔内圆磨杆为研究对象,运用SolidWorks对磨杆进行几何建模,通过有限元分析软件ANSYS Workbench对模型进行静力学、模态及谐响应分析,研究磨杆在真实工况下的静力变形状况,以及在自由振动情况下的前6阶固有频率和振型状况以及... 以某型号深孔内圆磨杆为研究对象,运用SolidWorks对磨杆进行几何建模,通过有限元分析软件ANSYS Workbench对模型进行静力学、模态及谐响应分析,研究磨杆在真实工况下的静力变形状况,以及在自由振动情况下的前6阶固有频率和振型状况以及在激振力作用下的动力响应特征。分析结果表明:磨杆前端变形量最大,但最大应力未超过材料的屈服极限;磨杆最小固有频率为68.037 Hz,相对应最小共振转速为4082 r/min,与磨杆设计转速区间相重叠,应对磨杆进行结构优化设计,避免工作中引起共振。 展开更多

关键词 内圆磨杆 ansys Workbench 有限元 静动态特性分析

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基于不同加工工艺的微孔节流空气静压轴承的特性研究

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作者 于贺春 寇新俊 +4 位作者 侯玮杰 刘海腾 李广平 张国庆 王文博 《机床与液压》 北大核心 2024年第7期123-128,133,共7页

随着超精密加工技术和地面微低重力仿真的发展,相关产业对空气静压轴承的性能要求越来越高。由于传统的孔式节流器其结构特点不能完全满足实际使用的需要,节流孔直径与气膜间隙同一数量级的微孔节流空气静压轴承因其良好的刚度和承载特... 随着超精密加工技术和地面微低重力仿真的发展,相关产业对空气静压轴承的性能要求越来越高。由于传统的孔式节流器其结构特点不能完全满足实际使用的需要,节流孔直径与气膜间隙同一数量级的微孔节流空气静压轴承因其良好的刚度和承载特性,越来越受到关注。但在微孔节流器的发展过程中,微孔的加工工艺却限制了其推广应用。针对目前常用的三类微孔加工工艺,进行了理论仿真研究,通过建立不同加工工艺轴承仿真模型,运用双向流固耦合仿真方法,对比分析了基于不同加工工艺的微孔节流空气静压轴承的动静态特性。研究结果表明:锥孔类轴承承载性能优于其他两类,但耗气量大且在小间隙时刚度较差;薄壁直孔类轴承承载性能稍逊,但在大间隙下轴承刚度较佳;嵌套类轴承承载性能较差,但在小间隙下轴承刚度较大且耗气量较低。 展开更多

关键词 空气静压轴承 超精密加工 微低重力仿真 微孔节流 静动态特性

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重切龙门镗铣加工中心结构静动态特性分析 被引量：1

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作者 张小雨 闫坤 +2 位作者 孔绍天 陈晓满 高瀚君 《机床与液压》 北大核心 2024年第12期59-65,共7页

为了在设计阶段精准评估重切龙门镗铣加工中心结构的动静态特性,建立加工中心整机结构有限元仿真模型,分析其静、动态特性。通过模态测试验证动态仿真模型的准确性和有效性,根据分析结果提出加工中心的结构优化建议。结果表明:由于滑枕... 为了在设计阶段精准评估重切龙门镗铣加工中心结构的动静态特性,建立加工中心整机结构有限元仿真模型,分析其静、动态特性。通过模态测试验证动态仿真模型的准确性和有效性,根据分析结果提出加工中心的结构优化建议。结果表明:由于滑枕的静刚度不足,导致加工中心Y方向的静刚度较低,在1 500 N切削力作用下,最大变形可达0.008 137 mm;加工中心的前6阶实测固有频率分别是41.87、55.69、88.06、103.45、129.68、159.41 Hz,前6阶固有频率的平均仿真计算误差为6.5%,立柱和滑枕位置在外部激振力作用下易发生较大的动态变形响应。 展开更多

关键词 重切龙门镗铣加工中心 有限元分析 静动态特性 模态测试

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B-550E高速精雕机静动态特性分析 被引量：2

6

作者 李洲 周俊荣 赵天义 《机床与液压》 北大核心 2024年第13期195-199,共5页

以B-550E高速精雕机为研究对象,在ANSYS Workbench软件中建立其整机有限元模型,并对其进行静动态特性分析。通过分析机床在仅受重力以及重力与铣削力共同作用下的整机静态特性,找出机床结构系统静刚度的薄弱环节。通过模态分析得到整机... 以B-550E高速精雕机为研究对象,在ANSYS Workbench软件中建立其整机有限元模型,并对其进行静动态特性分析。通过分析机床在仅受重力以及重力与铣削力共同作用下的整机静态特性,找出机床结构系统静刚度的薄弱环节。通过模态分析得到整机的前6阶固有频率及主振型,在此基础上,对整机进行谐响应分析,获得整机在铣削力激励作用下各方向的幅频特性曲线。结果表明:前2阶固有频率对机床的动态性能影响较大;整机的最大变形及应力均发生在主轴箱,且前2阶固有频率的主振型均为主轴箱部件,因此影响机床动态性能的关键部件是主轴箱。 展开更多

关键词 高速精雕机 有限元分析 静动态特性

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DVG850工作台静、动态特性分析及结构改进 被引量：19

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作者 高东强 毛志云 +1 位作者 张功学 黎忠炎 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第3期146-147,共2页

以DVG850高速立式加工中心工作台为例,利用ANSYS Workbench软件对工作台进行静力学分析和模态分析,根据分析结果了解了其静、动态特性。应用ANSYS Workbench中的拓扑优化模块对工作台结构进行拓扑优化,根据优化结果对其进行结构改进,改... 以DVG850高速立式加工中心工作台为例,利用ANSYS Workbench软件对工作台进行静力学分析和模态分析,根据分析结果了解了其静、动态特性。应用ANSYS Workbench中的拓扑优化模块对工作台结构进行拓扑优化,根据优化结果对其进行结构改进,改进后的工作台保持了原结构的静态特性,动态特性有所提高,质量却比原结构减少23.2kg。 展开更多

关键词 工作台 ansys WORKBENCH 静、动态特性 拓扑优化

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立式微型数控铣床整机结构的有限元分析 被引量：22

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作者 王利军 贾振元 +2 位作者 卢晓红 贾德峰 吕元哲 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第12期12-16,20,共6页

为保证机床的精度满足微细铣削加工实验的要求,必须校验机床整机设计能否满足设计要求。在Pro/ENGINEER软件平台上,根据微型铣床各部件实际结构、尺寸和组成特点建立整机装配几何模型。通过理论、实验及有限元仿真相结合的分析方法,利用... 为保证机床的精度满足微细铣削加工实验的要求,必须校验机床整机设计能否满足设计要求。在Pro/ENGINEER软件平台上,根据微型铣床各部件实际结构、尺寸和组成特点建立整机装配几何模型。通过理论、实验及有限元仿真相结合的分析方法,利用ANSYS有限元分析软件对所设计的立式微型数控铣床整机进行了静力学分析和动态特性分析,对整机在结构设计上能否满足加工精度设计要求进行了校验,并对今后机床整机设计提出新的方法。 展开更多

关键词 有限元分析 整机结构 动态特性分析 静力学分析

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立式加工中心主轴箱结构分析与优化 被引量：9

9

作者 蒲凡 胡光忠 +1 位作者 唐勇明 王旭旭 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2016年第8期12-15,共4页

以某型号立式加工中心主轴箱为研究对象,应用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静力学分析与模态分析。根据主轴箱静动态特性分析结果可知,其材料并未得到充分利用,且低阶固有频率还有待提高,需要对其结构进行优化设计。利用ANSY... 以某型号立式加工中心主轴箱为研究对象,应用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静力学分析与模态分析。根据主轴箱静动态特性分析结果可知,其材料并未得到充分利用,且低阶固有频率还有待提高,需要对其结构进行优化设计。利用ANSYS Workbench中拓扑优化模块对主轴箱结构展开优化分析,结合主轴箱静动态分析结果提出其结构中存在冗余质量的部位,针对实际情况,对主轴箱结构进行合理的改进。改进前后的分析结果对比表明:改进后主轴箱质量减少4.39%,其动静态特性有所提高。 展开更多

关键词 立式加工中心 主轴箱 ansys WORKBENCH 动静态特性 结构优化

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立式加工中心立柱动静态特性分析与拓扑优化 被引量：11

10

作者 蒲凡 胡光忠 +2 位作者 邹亮 徐新建 陈超 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2017年第1期70-75,81,共7页

立柱是立式加工中心的重要支承件,其性能对机床的加工质量、可靠性以及稳定性等指标具有显著的影响。以Solid Works软件建立某立式加工中心立柱的实体模型,应用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静力学分析、模态分析与谐响应分... 立柱是立式加工中心的重要支承件,其性能对机床的加工质量、可靠性以及稳定性等指标具有显著的影响。以Solid Works软件建立某立式加工中心立柱的实体模型,应用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静力学分析、模态分析与谐响应分析。分析结果与模态分析结果相吻合,1、2阶固有频率较低,容易出现共振,有必要对其结构进行优化。运用折衷规划法和平均频率法建立立柱动静态特性的联合拓扑优化数学模型,利用ANSYS软件对其结构进行多目标拓扑优化设计,从而为提高加工中心动静态性能和减重提供技术途径。 展开更多

关键词 立式加工中心 立柱 动静态特性 多目标拓扑优化

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龙门式机床横梁筋板结构分析与优化 被引量：22

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作者 周乐 袁军堂 汪振华 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第1期15-17,共3页

横梁作为龙门式机床的主要支承部件,其性能好坏直接影响机床的使用性能和制造成本,因此,设计合理可靠的横梁结构很有必要。用有限元法对四种筋板的横梁进行了静动态特性分析,得出O字型筋板横梁性能最好;改变O字型横梁中O字个数,对七种不... 横梁作为龙门式机床的主要支承部件,其性能好坏直接影响机床的使用性能和制造成本,因此,设计合理可靠的横梁结构很有必要。用有限元法对四种筋板的横梁进行了静动态特性分析,得出O字型筋板横梁性能最好;改变O字型横梁中O字个数,对七种不同O字个数的横梁进行静动态特性分析对比,得出O字的个数控制在使O字高宽之比为1时该横梁性能最佳;改变横梁厚度,对十二种不同厚度的横梁进行了模态分析,结果显示,横梁动态性能在一定的范围内可达到最佳状态。 展开更多

关键词 龙门式机床 横梁 筋板 静动态特性

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XK2425/5L五轴龙门铣床主体结构有限元分析 被引量：11

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作者 关英俊 赵扬 +1 位作者 任利利 母德强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2010年第12期5-9,共5页

为提高五轴龙门铣床的整机结构性能指标,提出了机床关键零部件与整机并行优化设计的思想。运用CAE工程分析软件,建立了五轴龙门铣床关键零部件及整机的有限元模型,并对其主体结构进行了重力、切削力载荷下的静刚度分析以及关键零部件和... 为提高五轴龙门铣床的整机结构性能指标,提出了机床关键零部件与整机并行优化设计的思想。运用CAE工程分析软件,建立了五轴龙门铣床关键零部件及整机的有限元模型,并对其主体结构进行了重力、切削力载荷下的静刚度分析以及关键零部件和整机的动态刚度仿真分析,找出了结构中的薄弱环节,并在此基础上对机床中关键零部件的结构参数提出了改进方案。分析结果表明,改进后的结构方案在整机自重降低632Kg的情况下,静刚度由50.2N/μm提高到68.4N/μm,一阶固有频率由30Hz提高到42Hz,整机性能指标得到显著提高。 展开更多

关键词 龙门铣床 静刚度 动态特性 结合部 有限元分析

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多轴联动龙门式加工中心主体结构有限元分析 被引量：7

13

作者 佀国宁 余跃庆 杨建新 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第9期87-91,共5页

采用有限元软件SAMCEF Mecano,建立了多轴联动龙门式加工中心主体结构的仿真模型,基于结合面特性参数数据库,采用用户自定义矩阵来处理机床结合部的接触问题,对加工中心进行了静、动态特性分析,得出了加工中心的静刚度、模态振型、动刚... 采用有限元软件SAMCEF Mecano,建立了多轴联动龙门式加工中心主体结构的仿真模型,基于结合面特性参数数据库,采用用户自定义矩阵来处理机床结合部的接触问题,对加工中心进行了静、动态特性分析,得出了加工中心的静刚度、模态振型、动刚度。找出了机床的薄弱环节。通过建立动态的有限元模型,对加工中心进行了动力学分析,得出不同时刻应力变化云图。验证了静、动态特性分析的正确性。这些内容为进一步的研究加工中心的动态特性、结构优化设计以及轻量化设计提供了重要依据。 展开更多

关键词 龙门式加工中心 有限元 静态特性 动态特性 动力学

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XK713数控镗铣床整机静动态特性分析 被引量：9

14

作者 陈施光 赵宏林 +3 位作者 吴智恒 张华伟 张广鹏 王庆福 《机床与液压》 北大核心 2010年第23期111-113,共3页

为了更准确地预测和分析机床整机的静动态特性,建立的机床整机有限元模型必须包含各结合面特性参数。以XK713数控镗铣床为例,运用有限元法将各结合面特性参数融合到整机模型中,建立包含结合部特性的机床整机动力学模型。在此基础上,利... 为了更准确地预测和分析机床整机的静动态特性,建立的机床整机有限元模型必须包含各结合面特性参数。以XK713数控镗铣床为例,运用有限元法将各结合面特性参数融合到整机模型中,建立包含结合部特性的机床整机动力学模型。在此基础上,利用谐响应分析法计算刀具与工件之间的相对刚度。与同类机床相比,XK713数控镗铣床三向静刚度都较高,但y向静刚度相对较小;x向刀具与工件相对振幅较大,y向的谐响应频率最丰富。因此在使用中要注意避开优势固有频率,在改进设计时要注意提高y向静刚度和x向动刚度。 展开更多

关键词 机床整机 静动态特性 相对刚度 谐响应

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极坐标数控机床平旋盘底座的有限元分析 被引量：4

15

作者 曹立宏 李刚 王宏 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第9期2041-2044,共4页

针对大型壳体类零件的加工,研究设计了新型的极坐标式数控机床。采用ANSYS软件分析了其底座的动、静态力学特性,验证了设计的可靠性。同时也找出了结构的相对薄弱环节,为底座结构优化设计提供了技术支持。

关键词 极坐标 机床 ansys 静力特性 动力特性

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FWV-6A加工中心大件的有限元分析和模态测试 被引量：2

16

作者 彭艳华 朱海飞 +8 位作者 姜衡 龚循飞 陈忠 管贻生 张宪民 许冠 陈锦华 毛卫东 黄杜 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期105-110,共6页

为获取加工中心五大件准确的动、静态特性,进行有限元计算与模态测试相结合的分析研究,以立柱和主轴箱两大件为例进行说明。首先,通过有限元计算结果与模态测试结果对比分析得出各大件的固有频率和振型,两者的相互吻合验证了有限元模型... 为获取加工中心五大件准确的动、静态特性,进行有限元计算与模态测试相结合的分析研究,以立柱和主轴箱两大件为例进行说明。首先,通过有限元计算结果与模态测试结果对比分析得出各大件的固有频率和振型,两者的相互吻合验证了有限元模型建立的精确性。然后以该有限元模型为基础进行静态分析,得出各大件的最大应力及变形等数据。以上分析可为加工中心结构尺寸优化和拓扑优化设计指明方向,并提供可靠依据和约束条件。 展开更多

关键词 加工中心 动静态特性 有限元分析 模态测试

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮机床静动态特性仿真分析 被引量：3

17

作者 李俊 侯力 +2 位作者 张海燕 梁爽 董磊 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第3期17-20,25,共5页

以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮专用机床为研究对象,建立了简化的有限元模型,在ANSYS Workbench中对专用机床进行静动态特性分析。通过对机床在仅受重力以及重力与铣削力共同作用两种条件下的整机静态特性进行分析,找出机床结构系统静刚度的... 以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮专用机床为研究对象,建立了简化的有限元模型,在ANSYS Workbench中对专用机床进行静动态特性分析。通过对机床在仅受重力以及重力与铣削力共同作用两种条件下的整机静态特性进行分析,找出机床结构系统静刚度的薄弱环节,并提出改进方法;通过整机模态分析获得了前六阶固有频率及振型,同时基于模态分析求解结果,对整机进行谐响应分析,得到在铣削力激励作用下整机的频率响应特性。研究结果可为后续机床结构的设计优化提供重要参考依据。 展开更多

关键词 新型传动 齿轮机床 有限元分析 静态动态特性

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基于结合面特性的机床整机精度设计系统研究 被引量：2

18

作者 柳林燕 汪惠芬 +2 位作者 刘婷婷 李新平 周喜峰 《机床与液压》 北大核心 2012年第1期1-6,共6页

阐述了基于结合面特性的机床整机精度设计系统结构以及4大关键模块,并利用VB开发工具实现了基于结合面特性的机床整机精度设计系统。利用该系统实现了机床结合面特性参数的分析与管理,并基于多体系统理论建立了三轴数控机床静态几何精... 阐述了基于结合面特性的机床整机精度设计系统结构以及4大关键模块,并利用VB开发工具实现了基于结合面特性的机床整机精度设计系统。利用该系统实现了机床结合面特性参数的分析与管理,并基于多体系统理论建立了三轴数控机床静态几何精度模型,可对机床在整个加工空间的几何误差进行预估并对误差源进行敏感性分析;同时集成ANSYS软件,基于结合面特性可对机床整机动态性能进行分析。另外,通过有效管理机床设计过程中的设计经验以及动静态精度分析的知识,将有效地支持机床设计。 展开更多

关键词 机床 静态精度 动态特性 知识管理 结合面特性参数

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数控机床某些特性对零件加工质量的影响分析 被引量：3

19

作者 陈代鑫 刘适 +2 位作者 陈龙波 刘宇 吉红 《航空制造技术》 北大核心 2014年第3期63-66,70,共5页

近年来,数控机床因素导致零件发生质量问题的案例在生产实践中屡见不鲜,但对于这些问题却缺乏可靠的分析方法。通过对数控机床的特性进行研究,总结出对产品质量影响最大的几个方面,对解决因机床原因引起产品质量问题的分析方法进行了探... 近年来,数控机床因素导致零件发生质量问题的案例在生产实践中屡见不鲜,但对于这些问题却缺乏可靠的分析方法。通过对数控机床的特性进行研究,总结出对产品质量影响最大的几个方面,对解决因机床原因引起产品质量问题的分析方法进行了探讨,并成功应用于工程实践中。 展开更多

关键词 数控机床 刚度 热变形 静态特性动态特性

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基于有限元的剥线机刀架结构设计及优化研究 被引量：5

20

作者 周克媛 张科 +1 位作者 康鹏桂 彭善飞 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第9期132-136,共5页

针对护套线剥线机主传动刀架结构设计的合理性及静态和动态特性较差的问题,在确定护套线剥线机主传动机构的自振频率以及对应振型的基础上,设计了护套线剥线机主传动刀架结构。对刀架结构进行有限元分析,以端面厚度与切刀安装螺纹孔位... 针对护套线剥线机主传动刀架结构设计的合理性及静态和动态特性较差的问题,在确定护套线剥线机主传动机构的自振频率以及对应振型的基础上,设计了护套线剥线机主传动刀架结构。对刀架结构进行有限元分析,以端面厚度与切刀安装螺纹孔位置作为设计变量,以静态特性为目标参数,对端面厚度等参数进行了灵敏度分析,得到了各参数对静态特性的影响趋势;根据灵敏度分析结果对初步设计的刀架各项参数进行了优化,最终得到了优化后的护套线剥线机主传动刀架结构。研究结果表明:优化后主传动刀架的静态和动态特性在一定程度上得到了改善,固有频率及静刚度均有所提高,刀架质量有所减轻。 展开更多

关键词 剥线机 刀架 有限元 静态和动态特性 灵敏度

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