基于叶轮的五轴加工中心动态特性的仿真研究

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随着科学技术的进步,机床行业正朝着高速度、高精度、高效率的方向飞速发展,特别是五轴加工中心在加工行业中已经占据着极为重要的地位。由于五轴加工中心在开发过程中,开发周期长、投入资金大、生产效率低,所以设计者很有必要在现有技术的基础上,对其预先进行的动态特性分析,了解整机的全面性能,以完善五轴联动加工中心的设计。本文的课题以德玛吉公司的DMU50五轴加工中心为研究对象,在基于整体式叶轮的基础上,采用计算机建模与仿真技术对该五轴联动加工中心进行理论几何建模、动态特性仿真的综合分析,为其在开发过程中的结构优化、相关参数的系统设计提供了相关的参考依据。全文的研究内容如下:(1)首先,运用三维软件对DMU50五轴加工中心进行理论的几何建模,并在ADMS12.0中对虚拟样机进行运动学,验证其模型的正确性,然后进行动力学仿真分析,为加工中心的结构设计与电机参数的选择提供参考。(2)其次,对加工中心的关键部件进行了静力学分析和模态分析,通过静力学分析,获得主轴的静刚度;通过模态分析获得主轴的前六阶模态频率和固有振型,以及整体式叶轮静动态的前六阶固有频率和固有振型,这为加工中心的动态特性的研究做出了重要的参考依据。(3)第三,运用虚拟样机和有限元方法建立该加工中心的刚柔耦合模型,与前面所建立的刚体系统模型进行作差对比,得到其差值,这可以有效的补偿刀具的形位误差,从而提高机床的加工精度。(4)最后,建立该刚柔耦合模型的振动系统,通过对此模型进行激振分析获得其频响函数曲线,为加工中心的理论基础和结构设计提供重要的参考依据。
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