GMF3022龙门加工中心横梁的模态及谐响应分析 被引量：19

1

作者 季彬彬 张森 +3 位作者 杨玉萍 邱自学 刘传进 任东 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第10期36-38,42,共4页

以GMF3022龙门加工中心横梁为研究对象,对横梁的模态及谐响应特性进行了研究。首先对横梁进行简化,得到其振动力学模型,用理论计算方法求解出横梁的一阶固有频率,然后运用Ansys软件对横梁进行模态及谐响应分析,获取了横梁结构的固有频... 以GMF3022龙门加工中心横梁为研究对象,对横梁的模态及谐响应特性进行了研究。首先对横梁进行简化,得到其振动力学模型,用理论计算方法求解出横梁的一阶固有频率,然后运用Ansys软件对横梁进行模态及谐响应分析,获取了横梁结构的固有频率及振型,并得到了横梁的幅频响应曲线。结果表明:横梁结构的理论计算频率与软件仿真结果相近,激振力频率与横梁结构四五阶固有频率接近时容易发生共振。为横梁结构的动态优化设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 龙门加工中心 横梁 模态分析 谐响应分析

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龙门加工中心横梁组件静动态分析及结构改进 被引量：11

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作者 张森 杨玉萍 +3 位作者 季彬彬 邱自学 刘传进 郭永海 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第8期55-57,共3页

为提高龙门加工中心的静动态特性,保证加工工件的几何精度,运用有限元软件对横梁组件进行了静动态分析,发现横梁是横梁组件的薄弱结构。采用对角筋板理论,对横梁进行了结构改进,并进行有限元分析。结果表明,改进后横梁组件的变形量减少... 为提高龙门加工中心的静动态特性,保证加工工件的几何精度,运用有限元软件对横梁组件进行了静动态分析,发现横梁是横梁组件的薄弱结构。采用对角筋板理论,对横梁进行了结构改进,并进行有限元分析。结果表明,改进后横梁组件的变形量减少了7.6%,一阶模态频率提高了17.2%,静动态特性得到了明显提高。最后通过实验结果与理论结果进行对比,验证了改进方案的合理性,为横梁组件结构设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 龙门加工中心 横梁组件 有限元分析 结构改进

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龙门加工中心横梁结构设计与分析 被引量：13

3

作者 张森 杨玉萍 +2 位作者 季彬彬 邱自学 刘传进 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第10期32-34,共3页

横梁的静动态特性对工件的几何精度和表面质量有重要影响,为获得具有较好静动态特性的横梁结构,在横梁材料、外部尺寸、壁厚、筋板厚度相同的条件下,仅改变筋板的类型,设计了四种横梁结构;运用有限元分析软件分别对其进行静力学分析和... 横梁的静动态特性对工件的几何精度和表面质量有重要影响,为获得具有较好静动态特性的横梁结构,在横梁材料、外部尺寸、壁厚、筋板厚度相同的条件下,仅改变筋板的类型,设计了四种横梁结构;运用有限元分析软件分别对其进行静力学分析和模态分析,得到了四种横梁的最大位移变形量和前六阶模态频率及振型;结果表明:V型结构横梁的总位移变形量最小,为27.6μm,一阶模态频率为102.2Hz,具有较好的静动态特性,是最优设计方案;为横梁的结构设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 龙门加工中心 横梁 结构设计 有限元分析

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基于传感标签的机床直线度无线监测方法及实验 被引量：8

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作者 袁江 吕晶 +2 位作者 邱自学 薛伯军 刘传进 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1378-1384,共7页

对机床导轨直线度误差的检测,提出一种集成无线射频识别与传感器技术,利用传感标签实现直线度误差测量及信号无线传输的新方法。基于激光准直测量原理,采用改进表面分流型二维光电位置传感器获取直线度误差测量数据,具有测量精度高、线... 对机床导轨直线度误差的检测,提出一种集成无线射频识别与传感器技术,利用传感标签实现直线度误差测量及信号无线传输的新方法。基于激光准直测量原理,采用改进表面分流型二维光电位置传感器获取直线度误差测量数据,具有测量精度高、线性度好、暗电流小及加反偏容易的特点;分布在机床上的位敏传感标签可将3个方向的直线度误差测量数据与标签对应的编码信息打包后无线传输给读写器及计算机,通信协议简单,能耗要求低;直线度误差评定采用了符合最小条件的精确算法,开发的评定软件具有运算速度快、运算精度高的特点,并可与水平仪、自准直仪等多种直线度测量仪器配合使用。 展开更多

关键词 直线度误差 传感标签 无线监测 评定软件

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高速高精密立式加工中心主轴热态特性分析 被引量：6

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作者 吕晶 袁江 +3 位作者 刘传进 邱自学 薛伯军 居振华 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2014年第10期13-16,共4页

主轴的热特性是影响机床加工精度的主要因素之一,文章针对某高速高精密立式加工中心主轴首先进行三维模型构建,分析其主要热源并确定热边界条件,然后采用有限元方法进行温度场和热—结构耦合分析,得到主轴温度场和热变形分布图,最后分... 主轴的热特性是影响机床加工精度的主要因素之一,文章针对某高速高精密立式加工中心主轴首先进行三维模型构建,分析其主要热源并确定热边界条件,然后采用有限元方法进行温度场和热—结构耦合分析,得到主轴温度场和热变形分布图,最后分析了冷却液流量对主轴热特性的影响。结果表明:主轴达到热平衡时,最高温升为7.9℃,总变形量为22.6μm,且当冷却液流量为4.5L/min时,主轴热特性最佳,该结果为后续的立式加工中心主轴结构优化设计及热误差补偿奠定了基础。 展开更多

关键词 立式加工中心 主轴 热特性 冷却液

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基于正交试验、组合赋权-灰色关联的机床横梁优化设计 被引量：14

6

作者 邱自学 鞠家全 +2 位作者 任东 崔德友 刘传进 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期105-111,共7页

机床横梁是机床的重要部件,横梁的刚性对机床的加工精度影响很大,为此,需要对横梁结构进行优化设计以获得良好的静、动态特性。设计了6种横梁筋板结构,初步筛选出4种筋板结构的横梁,并以横梁筋板结构、筋板厚度、上导轨支撑筋板倾斜角... 机床横梁是机床的重要部件,横梁的刚性对机床的加工精度影响很大,为此,需要对横梁结构进行优化设计以获得良好的静、动态特性。设计了6种横梁筋板结构,初步筛选出4种筋板结构的横梁,并以横梁筋板结构、筋板厚度、上导轨支撑筋板倾斜角度为试验因素,以横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力、一阶固有频率为评价指标设计了三因素四水平的正交试验;采用灰色关联法和组合赋权法处理有限元分析数据,获得优化设计的最优参数组合。结果表明,横梁"井"型筋板结构,筋板厚度25 mm,上导轨支撑筋板倾斜45°设计为最优方案,与原设计方案相比质量减轻了466 kg,横梁总形变减少了7.36%,一阶固有频率提高了2.91%。拓展了正交试验、组合赋权-灰色关联法的应用范围,为其它机床零部件的设计提供了有益的方法参考。 展开更多

关键词 机床横梁 优化设计 正交试验 组合赋权 灰色关联 有限元法

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机床热误差的RFID传感标签测试系统设计 被引量：1

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作者 袁江 沈亚峰 +2 位作者 吕晶 邱自学 刘传进 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2016年第3期108-111,共4页

针对数控机床热误差有线监测系统布线难、传感器信号易被干扰等问题,设计了由传感标签、读写器、电涡流传感器、数据采集卡和上位机组成的数控机床热误差监测系统。详细介绍了系统的硬件组成及软件设计,可实现温度与热变形的同步监测和... 针对数控机床热误差有线监测系统布线难、传感器信号易被干扰等问题,设计了由传感标签、读写器、电涡流传感器、数据采集卡和上位机组成的数控机床热误差监测系统。详细介绍了系统的硬件组成及软件设计,可实现温度与热变形的同步监测和显示,且同时可以自动识别多个监测点的位置。实验结果表明,传感标签与红外测温仪的最大相对误差小于5%,电涡流传感器与激光干涉仪的最大相对误差小于6%。 展开更多

关键词 数控机床 热误差 传感标签 监测系统

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直驱型高速机床分体式工作台设计与分析

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作者 郭永海 万莉平 +1 位作者 任东 邱自学 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第3期60-63,67,共5页

根据直线电机驱动的高速立式加工中心的高速高精要求,总结现有直驱型立式加工中心的直线电机安装方法及工作台结构的不足,提出一种直线电机驱动的机床分体式工作台设计原理及方法。根据机床实际工作要求,对工作台组件进行极限切削载荷... 根据直线电机驱动的高速立式加工中心的高速高精要求,总结现有直驱型立式加工中心的直线电机安装方法及工作台结构的不足,提出一种直线电机驱动的机床分体式工作台设计原理及方法。根据机床实际工作要求,对工作台组件进行极限切削载荷和加减速分析,建立分体式工作台结构的力学模型。利用SolidWorks Simulation有限元软件对分体式工作台进行静动态仿真分析,分析结果表明了分体式工作台设计的合理性。为直线电机驱动的机床工作台设计提供了一种新的思路和方法。 展开更多

关键词 数控机床 直线电机 安装方法 分体式工作台

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高速电主轴热误差及振动测试系统设计与实验 被引量：5

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作者 叶钰 袁江 +1 位作者 邱自学 刘传进 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第12期159-163,168,共6页

高速电主轴是现代机床的核心部件,针对其运转中存在振动、温升导致的热误差等问题,设计了由装夹平台和监测软硬件组成的测试系统。为精确获取振动量及变化微小的热延伸量,采用高精度的加速度传感器和激光位移传感器测量电主轴的振动和... 高速电主轴是现代机床的核心部件,针对其运转中存在振动、温升导致的热误差等问题,设计了由装夹平台和监测软硬件组成的测试系统。为精确获取振动量及变化微小的热延伸量,采用高精度的加速度传感器和激光位移传感器测量电主轴的振动和轴向位移;设计了一种温度传感标签用于监测电主轴的温度变化,可实现数据的无线传输,且测试时操作简便,信号传输稳定;基于LabVIEW开发了上位机软件可对原始数据进行预处理并实时显示和保存数据至指定位置;通过精度对比实验表明该测试系统可有效监测电主轴运转过程中的温度、热延伸和振动变化。 展开更多

关键词 电主轴 测试系统 热误差 振动 传感标签 LABVIEW

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基于正交试验的机床移动横梁多目标优化设计 被引量：14

10

作者 鞠家全 邱自学 +2 位作者 崔德友 任东 商爱坤 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期356-362,共7页

为了提高机床移动横梁静、动态综合性能,机床横梁必须具有合理的筋板布局和结构特性。建立了横梁振动力学模型,理论计算了横梁最大耦合变形量,在三维设计软件中对机床横梁进行三维建模,并使用Ansys对横梁进行静态、模态分析。文中以机... 为了提高机床移动横梁静、动态综合性能,机床横梁必须具有合理的筋板布局和结构特性。建立了横梁振动力学模型,理论计算了横梁最大耦合变形量,在三维设计软件中对机床横梁进行三维建模,并使用Ansys对横梁进行静态、模态分析。文中以机床横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力、一阶固有频率作为评价机床横梁设计优劣的目标函数,以横梁筋板结构、筋板厚度,上导轨支撑筋板倾斜角度作为设计变量进行多目标优化设计。采用正交试验法,设计了3因素4水平的正交试验;运用综合平衡法确定最优水平,从而得出最优的试验方案。结果表明,横梁理论计算变形量与仿真分析值相近,且横梁"井"型筋板结构,筋板厚度25 mm,上导轨支撑筋板倾斜55°设计为最优方案,其中与原设计方案相比质量减轻了473 kg,横梁总形变减少了7.455%,一阶固有频率提高了2.956%。研究证明,采用正交试验法合理设计横梁试验因素与水平,可以以较少的试验次数获得最优的试验结果,说明正交试验法具有较高的工程运用性。 展开更多

关键词 机床移动横梁 优化设计 正交试验法 有限元分析 多目标

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高速电主轴热误差正交试验设计与分析 被引量：3

11

作者 叶钰 袁江 +1 位作者 邱自学 任东 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第3期133-139,共7页

为考察多因素耦合作用下对高速电主轴热误差的影响状况,提出一种基于无线通信技术的正交试验设计新方法。设计了由温度传感器PT100、微处理器STM8S和无线收发模块nRF905等组成的温度采集标签,可实现分布测点温度信号的智能无线监测,满... 为考察多因素耦合作用下对高速电主轴热误差的影响状况,提出一种基于无线通信技术的正交试验设计新方法。设计了由温度传感器PT100、微处理器STM8S和无线收发模块nRF905等组成的温度采集标签,可实现分布测点温度信号的智能无线监测,满足了多因素热误差实验以及数据获取的便捷性;基于正交试验法设计了实验方案,既减少了实验次数,又解决了多因素水平数参次不齐的问题;通过直观、极差、方差数据分析,结果表明:冷却因素对于热误差的影响最大,运行时间次之;主轴运行时的最优方案为冷却水温度18℃~20℃,冷却水流量2.5 L/min,转速20000 r/min,运行时长30 min。 展开更多

关键词 高速电主轴 热误差 无线监测 正交试验

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龙门加工中心移动横梁静动态分析及结构改进 被引量：8

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作者 鞠家全 任东 +2 位作者 崔德友 刘传进 邱自学 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第1期4-8,共5页

机床移动横梁因自身重力及外加载荷而发生变形,为此,对横梁进行了简化,得到其振动力学模型,理论计算求解出横梁最大变形量和一阶固有频率。对移动横梁进行了三维建模与有限元分析,横梁最薄弱位置位于横梁上下导轨部位,针对最薄弱部位,... 机床移动横梁因自身重力及外加载荷而发生变形,为此,对横梁进行了简化,得到其振动力学模型,理论计算求解出横梁最大变形量和一阶固有频率。对移动横梁进行了三维建模与有限元分析,横梁最薄弱位置位于横梁上下导轨部位,针对最薄弱部位,对横梁上下导轨局部结构进行了改进设计。结果表明,横梁结构理论计算的最大变形量和一阶固有频率与仿真结果相近,优化后的横梁形变减小了10.6%,质量减轻了136kg,轻量化效果明显。为机床其他零部件的优化设计提供了有益的方法参考。 展开更多

关键词 龙门加工中心 横梁 优化设计 轻量化 有限元分析

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采用灰色理论和组合赋权法的机床立柱设计与研究 被引量：5

13

作者 鞠家全 邱自学 +2 位作者 任东 刘传进 刘志华 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第9期1388-1395,共8页

为提高机床立柱静动态性能,对机床立柱筋板结构进行设计,初步筛选出4种优选结构,然后以机床立柱筋板结构,筋板厚度、立柱起吊孔内径为试验因素,以立柱质量、最大耦合变形量、一阶固有频率、最大耦合应力为评估指标,设计了3因素4水平的... 为提高机床立柱静动态性能,对机床立柱筋板结构进行设计,初步筛选出4种优选结构,然后以机床立柱筋板结构,筋板厚度、立柱起吊孔内径为试验因素,以立柱质量、最大耦合变形量、一阶固有频率、最大耦合应力为评估指标,设计了3因素4水平的正交试验。采用灰色关联法和组合赋权法处理有限元仿真数据,综合考虑主观因素与客观因素的影响,得到优化设计的最优参数组合。结果表明,立柱"十"型筋板结构,筋板厚20 mm,起吊孔内径180 mm是最佳参数组合,优化后,在最大耦合变形基本不变的情况下,立柱质量减轻了503 kg,最大耦合应力降低了6%,一阶固有频率也有所增加,轻量化效果显著,拓展了正交试验、组合赋权和灰色关联法的应用范围,为其它机床零部件的设计提供了有益的方法参考。 展开更多

关键词 机床立柱 设计 正交试验 组合赋权 灰色关联 筋板

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机床定位误差中的热误差分离与实验 被引量：6

14

作者 许凯 袁江 +1 位作者 陶涛 刘传进 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第11期48-51,55,共5页

提出一种从机床定位误差数据中分离出热误差的新方法。设计了由双频激光干涉仪、温度传感标签与接收器等组成的热误差测试系统,可实现热误差温度信号的无线智能检测和热变形信号的非接触高精度采集;从机床冷态开始,来回循环测量定位误... 提出一种从机床定位误差数据中分离出热误差的新方法。设计了由双频激光干涉仪、温度传感标签与接收器等组成的热误差测试系统,可实现热误差温度信号的无线智能检测和热变形信号的非接触高精度采集;从机床冷态开始,来回循环测量定位误差并记录热敏测点温度值;对各循环内的前后测点定位偏差做插值、相减、平均等处理,再与冷态下的平均定位误差相减分离得到热误差。在2515龙门加工中心上进行了实验,数据处理不仅可得到定位偏差、重复精度、回程误差等6个几何精度指标,还分离出测量范围内各个测点的热误差,其最大值为9.67μm;最小二乘法建模结果表明热误差的建模精度在[-2.60μm-2.28μm]之间,建模精度平均值为0.73μm。 展开更多

关键词 滚珠丝杠 热误差分离 定位误差 热误差建模 最小二乘法

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采用灰色关联—层次分析法的机床横梁优化设计 被引量：5

15

作者 鞠家全 刘传进 +1 位作者 崔德友 邱自学 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第3期26-29,共4页

机床横梁是机床零部件主要支撑部件,对机床的加工精度影响很大,因此,需要对横梁自身的结构进行优化,以提高机床加工精度。文中首先对原横梁进行仿真分析,并依次分别对横梁薄弱位置的结构、筋板结构、筋板厚度进行了设计与分析,采用灰色... 机床横梁是机床零部件主要支撑部件,对机床的加工精度影响很大,因此,需要对横梁自身的结构进行优化,以提高机床加工精度。文中首先对原横梁进行仿真分析,并依次分别对横梁薄弱位置的结构、筋板结构、筋板厚度进行了设计与分析,采用灰色关联—层次分析法对不同筋板厚度的横梁进行分析与数据处理,最终获得最优方案。结果表明,横梁"井"型筋板结构设计,上导轨支撑筋板倾斜55°,筋板厚度15mm为最优方案,优化后横梁质量减轻了751kg,形变量减少了3.6%,一阶固有频率增加了3.5%,优化设计效果明显,为机床其它零部件的设计提供了方法参考。 展开更多

关键词 机床横梁 优化设计 灰色关联法 层次分析法 有限元分析

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动梁龙门加工中心立柱轻量化设计 被引量：1

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作者 鞠家全 唐杰峰 +3 位作者 缪申 徐新朋 金雷 邱自学 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2017年第6期150-155,共6页

立柱是加工中心的重要部件,支承着主轴箱、滑枕及横梁等零/部件,对加工中心的加工精度有着举足轻重的影响。以立柱筋板结构、筋板厚度为设计变量,以立柱质量为主要评估指标,以立柱形变量和一阶固有频率为次要评估指标,采用三维设计软件S... 立柱是加工中心的重要部件,支承着主轴箱、滑枕及横梁等零/部件,对加工中心的加工精度有着举足轻重的影响。以立柱筋板结构、筋板厚度为设计变量,以立柱质量为主要评估指标,以立柱形变量和一阶固有频率为次要评估指标,采用三维设计软件Solid Works和有限元分析软件ANSYS设计并分析了8种筋板结构的立柱,初步筛选出O型筋板结构设计为最优方案,然后针对O型筋板立柱内部筋板厚度进行设计与分析。结果表明,在形变量基本不变的情况下,O型筋板立柱的筋板厚度为14mm时综合性能最优,优化后立柱质量减轻了352kg,一阶固有频率提高了1.6%。 展开更多

关键词 龙门加工中心 立柱 轻量化 ANSYS软件 有限元分析

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