文档介绍：分类号学号 M200970385
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

高速加工中心电主轴热态特性分析

学位申请人: 解志军
学科专业: 机械设计及理论
指导教师: 万立教授
王书亭副教授
答辩日期: 2012 年 1 月 10 日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

High Speed Machining Center Spindle
Thermal Characteristic Analysis

Candidate : Xie Zhijun
Major : Mechanical Design & Theory
Supervisor : Prof. Wan Li
Associate Prof. Wang Shuting

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
January, 2012
独创性声明
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究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或
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文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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日期: 年月日
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本论文属于
不保密□。

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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
作为国家工业现代化的重要标志,高精度加工中心将直接对国家机械装备制造、
纺织、国防等重要领域产生巨大影响。它有助于提升我,对国家
经济增长具有不可替代的促进作用。随着我的发展,高精度、
高速度、高自动化的加工中心必然成为未来的发展趋势。本文以高速加工中心电主
轴为研究对象,深入分析了工艺系统中机床高速电主轴温度场的形成,热变形产生
的原因,热态特性的计算分析和热变形的控制等问题。
论文阐述了机床产生热变形的热源,热变形产生的机理,机床热变形的控制措
施。
介绍了高速加工中心电主轴热态特性分析的有限元方法,包括温度场问题的建模,
控制方程和边界条件的确立,温度场有限元分析过程。
以高速加工中心电主轴为研究对象,建立了电主轴的有限元分析模型,并论述
了电主轴结合面的处理方法,在建立的电主轴有限元分析模型的基础上,对主轴系
统的温度场和热变形进行了详细的分析,理论上确定了高速电主轴的热变形情况。
对高速加工中心电主轴单元进行温度测试,根据温度测试数据,拟合出主轴前
后轴承的温度变化曲线,建立温度与时间、转速、位移等关系的数学模型,分析影
响温度变化的主要因素,进而为主轴的热变形量提出补偿措施,实现对主轴的温度
控制,提高高速机床的加工精度。
最后对本论文的分析和试验结果进行了总结,并对进一步的工作进行了展望。

关键字: 加工中心,高速电主轴,热态特性,温度测量
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
As the important sign of national industry modernization, high precision machining
center will directly have a great impact on the state machinery and equipment
manufacturing, textile, defense and other important areas. It helps to improve our
equipment manufac