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直驱式A/C轴双摆角铣头结构分析与性能检测

作　者: 左夺
导　师: 郑鹏
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 直驱式双摆角铣头扭转刚度模态分析固有频率
分类号: TG547
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

直驱式双摆角铣头较机械式摆角铣头而言,具有结构简单,传动链短,精度高等优点,目前国内装备的直驱式双摆角铣头基本依赖进口这一现状严重制约了我国高档数控机床发展。本课题通过广泛的调研国内外相关产品的研发现状和产品的市场定位情况,设计一款低成本,高性能的铣头。在建立五轴联动铣床数字样机的基础上,对铣头机械结构,静力学特性,模态特性进行了分析研究。本文研究了国内外直驱式双摆角铣头研究情况,分析各主要厂家铣头性能数据,确定铣头的设计目标。说明了课题研究的背景、意义和主要工作。然后分析了直驱式A/C轴双摆角铣头的结构,阐明了采用力矩电机直接驱动铣头的诸多优势,应用三维软件创建各部件模型,装配整机检验干涉。应用有限元软件对铣头重要部件进行了静力学分析,得出A轴和C轴的扭转变形量,同时计算其静刚度,分析得到铣头刚度的薄弱环节,提出了缩短隔套零件长度和增加厚度的增强刚度方案。分析铣头动力学特性,得出铣头前十阶固有频率和振型。从而可以有效地避开相应振型下的共振。最后总结全文研究内容,对由铣头力矩电机发热产生的变形、误差补偿等需要进一步研究的工作进行了展望。本文研究工作是国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”课题的一部分,课题编号2009ZX04011-012,文中所提出的铣头改进方案和性能检测方法已被企业采用,为提高双摆角铣头性能奠定了理论与实验基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 五轴加工中心的基本结构  10
  1.2 国内外立式五轴加工中心的研究状况  10-12
    1.2.1 国外立式五轴加工中心研究动态  10-11
    1.2.2 国内双摆角铣头相关课题研究现状  11-12
  1.3 课题研究的背景及意义  12-16
    1.3.1 课题研究的背景  12-13
    1.3.2 课题研究的意义  13-14
    1.3.3 课题研究的主要任务  14-16
第二章 A/C 轴双摆角铣头结构分析  16-24
  2.1 A/C 轴双摆角铣头的技术性能参数  16-18
  2.2 铣头的结构方案  18-20
  2.3 铣头关键功能部件实体建模  20-23
    2.3.1 主轴套设计  21-22
    2.3.2 液压抱闸设计  22
    2.3.4 铣头部件三维模型  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 A/C 轴传动部件静力分析  24-37
  3.1 铣头结构静力学分析  24-30
  3.2 C 轴壳体部分有限元分析  30-32
  3.3 A 轴单元的有限元分析  32-34
  3.4 A 轴电主轴套扭转变形分析  34-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章双摆角铣头部件动态特性分析  37-47
  4.1 系统的结构动力学方程  37-39
  4.2 系统的固有频率和主振型  39-40
  4.3 铣头部件动态特性分析  40-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章双摆角铣头性能测试  47-55
  5.1 动态误差测试  47-50
    5.1.1 双频干涉测试原理  47-48
    5.1.2 A、C 轴定位误差和的重复定位误差检测  48-50
  5.2 铣头驱动转矩测试  50-53
  5.3 铣头静刚度测试  53-54
  5.4 本章小结  54-55
第六章结论  55-57
参考文献  57-59
在学研究成果  59-60
致谢  60

直驱式A/C轴双摆角铣头结构分析与性能检测

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