2017年5月23日

加工中心諧響應分析及兩方面結果綜合分析

模態分析反映了機床的物理屬性，而要想知道機床在實際工作時的響應情況，則需進行諧響應分析。機床在實際工作時，連接在主軸上的刀具相當于激勵輸入點，該激勵響應作用在由夾具固定在工作臺上的工件上，所以分析時在機床主軸前端施加一對副值大小為1000N 的簡諧力（相當于轉矩），提取工作臺上一點為響應輸出點，分析機床250Hz內的諧響 8 應特性，分析步長選擇1000,阻尼比設置為0.05,利用模態疊加法Mode Superposition計算2.4兩方面結果綜合分析綜合以丨:兩方1⑴的分析結災，||丨得;丨丨以K •些從木結論：C1)山丨t3.2 U)、閣 3.2 (h)和陽 3.2 U)叫7]•山，彳頻特線/|;5(川附近均介較火l'l%V;值，尤U:見X以和ZI(彳，對hV:.幣機笫4階枚態，U:頻半為47.9llz，振型為立柱三個方向上的復合振動，其屮X向和Z向的振幅較大。(2) 由圖3.2 (a)和圖3.2 (c)可看出，X向和Z向的幅頻特性曲線75Hz附近時有較大的幅值，對應整機第5階模態，其頻率為75.9Hz，振型為立柱兩側沿X向異向振動，主軸箱立滑板沿Z向振動。(3) 由圖3.2 (b)和圖3.2 (c)可看出，Y向和Z向的幅頻特性曲線在150Hz附近時有較大的幅值，尤其是Z向，對應整機第9階模態，其頻率為156.8Hz，振型為立柱，主軸箱及立滑板中部沿Z向扭振，同時存在一定的上下振動。(4) 山圖3.2 (b)和圖3.2 (c)可看出，Y向和Z向的幅頻特性曲線在180?190Hz 范圍內時有較大的幅值，對應整機第12階模態，其頻率為187.6Hz，振型為主軸箱沿中間面扭振，其中在Z方向上的振動較為明顯。(5) 由圖3.2 (c)可看出，Z方向的幅頻特性曲線在210Hz附近有較大的幅值，對應整機第13階模態，其頻率為207.8Hz，振型為立滑板及工作臺的前后擺動。整機第 13階模態振型如圖2.7所示。(6) 由上可知，機床在屮低轉速時立柱的振動較為明顯，由此推斷立柱與床身結合面特性參數對其有一定影響。立柱床身之間采用12個M24的螺栓連接，現將其有限元模型中該部分的結合面特性參數改為用M28的螺栓連接計算所得數據，再次進行整機模態分析，提取前20階模態，其中前兩階為絲杠自身膨脹，第3~20階頻率如表2.6所示。表2.6修改參數后整機前20階鬧冇頻率（單位：Hz) 階次 3 4 5 6 7 8 9 10 11 頻率 45.5 52.1 86.8 115.4 122.2 155.4 175.4 187.3 201.1 階次 12 13 14 15 16 17 18 19 20 頻率 20.3 225.8 237.9 251.4 254.8 267.1 281.4 289.9 301.1 對比表可以看出，修改床身立柱結合面參數后的整機固有頻率有所提高，且高階頻率提高的幅度比低階大，證明了該推斷是正確的。中低階時立柱的振動較為明顯，由此也帶動了立滑板和主軸箱的振動，第8階為工作臺的振動，高階則主要是立滑板和主軸箱的振動。高階振型對應的剛度和阻尼值都較大，而該機床的轉速屬于中低速范圍實際情況中不會出現這樣的情況，在研究整機動態特性時不關心高階頻率和振型。之后的章節將對立柱和Z向進給系統進行進-•步的分析和優化。2.5本章小結本章首先對SGM50A臥式加工中心的整體結構及特點進行了簡單的介紹，建立了適合有限元網格劃分的三維CAD模型，接著闡述了一種固定結合面和兩種滾動結合面在有限元中的模擬方法，在HyperMesh中劃分了網格并設置了單元類型和材料屬性，采用 ANSYS中的用戶自定義單元MARTIX27來模擬零件之間接觸面的動力學特性，在此基礎上建立了 SGM50A整機有限元模型；然后參照固定結合面模擬邊界條件，將結合面特性數據代入整機有限元模型中進行計算，得到了各階模態的頻率和振型；再以主軸前端為施力點工作臺上一點為輸出點，提取了主軸與工作臺之間三個方向的相對位移幅頻曲線；最后聯系兩方面的分析結果得出床身和立柱之間的結合面對整機動態性能影響較大，并指出機床的薄弱部件，為之后的優化指明方向。本文采摘自“SGM50A臥式加工中心動態特性分析及關鍵部件的優化”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！

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