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Word版说明书1份，共48页，约23000字

 

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摘要

随着机械工程技术的发展，装备制造、交通运输、石油化工、航空航天及国防军工等对高速高精度加工中心的要求显著提高。而动态特性是衡量加工中心质量高低的最重要的性能指标之一。因此，提高铣削中心的动态性能具有重要意义。为了保证机床具有良好的静动刚度、动态特性、精度保持性及加工工艺性，需要在设计和制造机床的过程中，对机床进行系统的动力学分析，以便能迅速准确的发现限制机床动态性能提高的薄弱环节，快速、灵活地实现动态设计，为机床结构设计提供科学合理的依据。对高精度、高效率和高柔度数控铣床的研究，首先要对数控铣床机械结构设计和动态特性提出更高的要求。立柱作为弹性系统的元素之一，它直接影响零件表面成形运动轨迹的准确性，因此立柱的结构能将直接影响零件的加工精度、表面质量和机床的生产率。所以，研究立柱结构的静动态特性和提高立柱的抗振性和稳定性是必要的也是必需的。

针对立柱的稳定性和抗振性的研究，本文主要研究以下的几个问题：

1.立柱结构的静动刚度，即在满足加工要求的条件下，它的结构变形是否在许可的范围内。

2.对结构进行动态分析，研究它的固有频率、响应等问题。并通过分析上述特性知道立柱的结构参数。

3.在满足加工精度的条件下，使其结构及厚度最优化，得到最优解从而达到绿色制造。

本文采用动态设计的思想，对车铣加工中心立柱结构进行了系统的动力学分析和仿真，分析、预测立柱结构的静动态特性，尤其是分析结构的模态特征以提高立柱结构的动态性能。在理论分析的基础上，通过有限元分析和实体虚拟仿真，得到立柱结构较真实的动力学特性，求解出了立柱结构在加工要求条件下的变形图，给出直观的变形量;并求出立柱结构的前六阶模态振型及固有频率;为铣削加工中心立柱结构的设计技术指标提供了解决途径和理论依据，对机床设计和实际应用都具有一定的参考价值。

 

 

关键词：加工中心；立柱结构；制造工艺；动态特性

 

 

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论.........................................................................................................1

1.1 课题研究的目的及意义............................................................................1

  1.2 国内外研究现状 ..................................................................................... 2

1.2.1 国内龙门机床的研究现状.................................................................2

    1.2.2 国外龙门机床的研究现状.................................................................4

  1.3 主要研究内容............................................................................................5

第2章 左右立柱机构分析.................................................................................6

2.1 按极限进给切削时立柱端面的受力分析................................................6

    2.1.1 某大型数控龙门镗铣床主要技术参数.............................................6

    2.1.2 以极限进给量切削时作用于机床主轴的最大切削载荷.................6

    2.1.3 影响机床立柱端面作用力的主要因素及受力分析.........................6

  2.2 立柱导轨工艺面的精度影响因素及立柱导轨直线度分析..................13

    2.2.1 立柱导轨工艺面的精度要求及影响因素.......................................13

    2.2.2 立柱导轨直线度分析.......................................................................14

  2.3 本章小结..................................................................................................19

第3章左右立柱结构设计.................................................................................20

3.1 龙门式立柱的元结构..............................................................................20

    3.1.1立柱元结构选型................................................................................20

    3.1.2 元结构高度h对其动态特性的影响...............................................21

  3.2 龙门式立往结构框架尺寸对其动态特性的影响..................................22

    3.2.1 龙门立柱宽度W1对立柱频率的影响.............................................22

    3.2.2 龙门立柱厚度W2对立柱固有频率的影响.....................................23

    3.2.3 龙门立柱倾角a对立柱固有频率的影响.......................................24

  3.3 立柱尺寸及结构设计..............................................................................25

  3.4 立柱壁厚优化设计..................................................................................27

  3.5 本章小结..................................................................................................28

第4章 左右立柱与工艺面制造工艺...............................................................29

  4.1 立柱整体铸造原则及工艺......................................................................29

    4.1.1 铸造工艺方案的确定.......................................................................29

    4.1.2 浇注系统设计...................................................................................31

    4.1.3 防止铸件裂纹的工艺措施...............................................................32

    4.1.4 铁液准备方案...................................................................................32

    4.1.5 浇注过程控制级铸件应力退火.......................................................32

  4.2 立柱导轨的制造工艺..............................................................................33

    4.2.1 导轨的技术条件及要求...................................................................33

    4.2.2 导轨铸件的技术及铸造工艺性分析...............................................34

    4.2.3 导轨的铸造工艺方案的确定...........................................................35

    4.2.4 生产试制...........................................................................................36

    4.2.5 铸造结果分析...................................................................................36

    4.2.6 导轨中频感应淬火...........................................................................37

    4.2.7 导轨涂层材料及工艺技术...............................................................38

  4.3 工艺面制造工艺设计..............................................................................38

    4.3.1立柱导轨面制造工艺设计................................................................38

    4.3.2立柱与滑座连接面制造工艺设计....................................................39

  4.4 本章小结..................................................................................................40

结论 .........41

致谢 .42

参考文献 ..43

附录.....................................................................................................................44