文档介绍：论文题目:
CK5225 数控车床立柱的有限元分析及优
化设计
作者姓名:白耀朋入学时间:2009 年 9 月
专业名称:矿山装备与研究方向:矿业装备的机电
控制工程液控制技术
指导教师:张建中职称: 教授
论文提交日期:2012 年 5 月日
论文答辩日期:2012 年 6 月 9 日
授予学位日期:2012 年 6 月日
C LATHE COLUMN FINITE ELEMENT
ANALYSIS AND OPTIMIZATION DESIGN
A Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree of
MASTER OF ENGINEERING
from
Shandong University of Science and Technology
by
Bai YaoPeng
Supervisor: Associate Professor Zhang JianZhong
College of Mechanical and Electronic Engineering
May 2012
声明
本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文,除了所列参考文献和世所
公认的文献外,全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交
于其它任何学术机关作鉴定。
硕士生签名:
日期:
AFFIRMATION
I declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements
for the award of Master of Philosophy in Shandong University of Science and
Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The
document has not been submitted for qualification at any other academic
institute.
Signature:
Date:
山东科技大学硕士学位论文摘要
摘要
数控机床是先进制造技术和先进信息集成技术极为重要的组成部分,是机械加工制
造业乃至关系到整个国家建设必不可少的生产工具。现代机械制造工业已经采用工业计
算机控制并且集成了柔性化、精度化、智能化的优点,在关系到国家长期发展的装备制
造业、国家安全的国防军事工业对高精度数控机床的要求越来越高,需求量越来越大。
近年来国内企业采购国产数控机床企业的数量逐年上升,像立式数控车床这样的大型高
档数控车床备受企业青睐。但是由于关键零部件结构复杂庞大、整机的吨位很大,制造
费用很大。为了保证机床具有良好的加工精度、动态特性、静动态刚度,缩短制造周期
减小制造成本,需要在机床的理论设计阶段,对机床进行虚拟装配并对其关键零部件和
整机进行进行静动态分析,以便发现其不足之处为后面的优化设计提供依据。
本文是基于三维建模软件 Solidworks2011 和有限元分析软件 ANSYS Workbench 的
静动态分析和优化设计。对 CK5225 的立柱进行有限元分析和优化设计,为以后此类机
床关键零部件的设计提供经验借鉴和参考。
首先根据单位提供的 CAD 图纸在 Solidworks 中建立立柱的三维模型,通过中间格
式“X-T”格式将其导入 ANSYS Workbench 中。计算出 CK5225 车床在最危险工况条件
下车削力的大小,将其分解加载在立柱上,在正确确定约束条件和划分网格后对立柱进
行静动态分析。根据静力学分析得来的数据验证了原立柱设计方案在保证加工精度的前
提下,立柱的结构还能进行进一步的优化设计;根据动态分析的结果发现立柱的前几阶
固有频率不会造成立柱的共振,但是某些频率下立柱会发生一些振动,会给机床的加工
精度带来一定的影响,结合立柱的谐响应分析的结果知应对立柱的结构进行改进,增加
其动刚度。
在静动态分析的基础之上,在 Solidworks 中对立柱进行参数化建模