2022年加工中心主轴的结构分析与静力分析开题分析方案.docx

精品学习资源毕业设计 <论文）开题报告机械工程学院系 <院） 2021 届题 目加工中心主轴的结构分析与静力分析课题类型 设计课题来源自拟课题同学姓名 张海超学号 202101030049专业 材料成型及掌握工程年级班 08 级 1 班指导老师 何强职 称 讲师欢迎下载精品学习资源填写日期： 2021 年 02 月 28 日一、本课题讨论的主要内容、目的和意义主要内容：运用 ANSYS软件，对加工中心主轴的结构和静态特性进行了深化的讨论，详细包括：1. 分析了加工中心主轴的结构特点及其对静态特性的影响，并从满意其静态特性的角度，对本课题电主轴进行设计；2. 通过对主轴单元进行的结构建模和力学特性分析，获得了主轴单元刚度的运算方法，对加工中心主轴道的静刚度进行运算，讨论了主轴是否符合应力要求.3. 对加工中心主轴进行三维有限元建模，经 ANSYS运算，得出了加工中心主轴的静刚度 , 并分析在载荷作用下结构部件上引起的位移，应力，应变和力；课程设计要达到的目的和意义：依据主轴刚度的运算和ANSYS的分析结果讨论提高主轴刚度的措施，加工中心主轴的结构设计，静态特性在很大程度上决定了加工中心的加工质量和切削才能，也是影响其加工精度的重要因素；主轴结构的讨论和静态特性的分析，对于进一步提高加工中心主轴工作性能有非常重要的意义；课题讨论要达到的目的：1. 利用有限元运算加工中心主轴单元的刚度值，校核是否满意设计要求的刚度值；2. 加工中心主轴单元的刚度受主轴和轴承参数共同影响，要提高加工中心主轴单元的刚度，可以在满意轴承、电机转子等结构和工作性能的前提下增大主轴直径；尽量缩短前悬伸量 a；同时通过运算挑选正确跨距 L；也可以通过挑选刚度较大的轴承来提高加工中心主轴单元的刚度，特殊是提高前轴承组的刚度；欢迎下载精品学习资源二、文献综述 <国内外相关讨论现况和进展趋向）设计之前，必需做好一切预备工作，而收集有关设计课题讨论方面的资料、文献是最为重要的；在设计工作开头时，只有对课题讨论的内容有了充分地明白，才会有设计目的和方向；所以收集、查阅有关文献资料是必要的；加工中心，简称 cnc，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂外形工件的高效率自动化机床；加工中心又叫电脑锣；加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床；加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能掌握机床按不同工序自动挑选、更换刀具、自动对刀、自动转变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、 镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大削减了工件装夹时间、测量和机床调整等帮助工序时间，对加工外形比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济成效；数控机床以其杰出的柔性自动化的性能、优异而稳固的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化进展的先河，成为先进制造技术中的一项核心技术；数控系统技术的突飞猛进为数控机床的技术进步供应了条件；当前，加工中心数控机床的进展主要表达为以下几方面：1 高速、高效机床向高速化方向进展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且仍可提高零件的表面加工质量和精度；超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性；2 高精度从精密加工进展到超精密加工，是世界各工业强国致力进展的方向；其精 度从微 M 级到亚微 M 级，乃至纳 M 级<#lt ；10nm ），其应用范畴日趋广泛；当前，在机械加工高精度的要求下，一般级数控机床的加工精度已由±10 m 提高到±5 m ；精密级加工中心的加工精度就从 ±3 5 m，提高到 ±11.5 m ，甚至更高；超精密加工精度进入纳 M 级<0.001m ），主轴回转精度要求达到 0.01 0.05 m ，加工圆度为 0.1m ，加工表面粗糙度 Ra=0.003 微 M 等；3 高牢靠性随着数控机床网络化应用的进展，数控机床的高牢靠性已经成为数控系统 制造商和数控机床制造商追求的目标；对于每天工作两班的无人工厂而言，如 果要求在 16 小时内连续正常工作，无故障率在P<t） 99% 以上，就数控机床的平均无故障运行时间 MTBF 就必需大于 3000 小时；我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:1< 数控的牢靠比主机高一个数量级）；此时数控系统的 MTBF 就要大于 33333.3 小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的 MTBF 就必需大于 10 万小时；当前国外数控装置的 MTBF 值已达 6000 小时以上，驱动装置达30000 小时以上，但是，可以看到距抱负的目标仍有差距；4 复合化欢迎下载精品学习资源在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们期望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此，复合功能的机床成为近年来进展很快的机种；柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能依据数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂外形零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序；就棱体类零件而言，加工中心便是最典型的进行同一类工艺方法多工序复合加工的机床；事实证明，机床复合加工能提高加工精度和加工效率，节约占地面积特殊是能缩短零件的加工周期；5 多轴化随着 5 轴联动数控系统和编程软件的普及， 5 轴联动掌握的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点，由于在加工自由曲面时，5 轴联动掌握对球头铣刀的数控编程比较简洁，并且能使球头铣刀在铣削3 维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在 3 轴联动掌握的机床无法防止切速接近于零的球头铣刀端部参予切削，因此， 5 轴联动机床以其无可替代的性能优势已经成为各大机床厂家积极开发和竞争的焦点；最近，国外仍在讨论6 轴联动掌握使用非旋转刀具的加工中心，虽然其加工外形不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一时尚难实 用化；6 智能化智能化是 21 世纪制造技术进展的一个大方向；智能加工是一种基于神经网络掌握、模糊掌握、数字化网络技术和理论的加工，它是要在加工过程中模拟人类专家的智能活动，以解决加工过程很多不确定性的、要由人工干预才能解决的问题；智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量的智能化，如自适应掌握，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接便利的智能化，如前馈掌握、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自动编 程，智能化的人机界面等；智能诊断、智能监控，便利系统的诊断及修理等；世界上正在进行讨论的智能化切削加工系统很多，其中日本智能化数控装置讨论会针对钻削的智能加工方案具有代表性；三、拟实行的讨论方法 <方案、技术路线等）和可行性论证欢迎下载精品学习资源通过网络工具、图书馆的书籍和各类期刊的学习和查阅，明白它的相关学问， 确定本设计符合要求，满意需要；详细设计方法如下1. 明白加工中心主轴的的进展趋势和满意的工作要求2. 把握加工中心主轴的工作原理和结构3. 明白高加工中心主轴的轴承的选用和装配4 把握加工中心主轴的刚度运算和校核6. 熟识 ANSYS 的建模和静力分析7. 能够利用 ANSYS 出应力位移的云图和数据四、预期结果 <或估计成果）1. 有限元运算加工中心主轴单元的刚度值为236N/mm左右，满意设计要求刚度值为 200N/m；从刚度值这一点来看加工中心主轴的结构参数及轴承的挑选是合理的；2. 加工中心主轴单元的刚度受主轴和轴承参数共同影响，要提加工中心主轴单 元的刚度，可以在满意轴承、电机转子等结构和工作性能的前提下增大主轴 直径；尽量缩短前悬伸量a；同时通过运算挑选正确跨距L；也可以通过挑选刚度较大的轴承来提高电主轴单元的刚度，特殊是提高前轴承组的刚度；3. 初步把握 ANSYS软件的建模和静力分析它的步骤是建立模型，划分网格，约束，加载负荷，出云图和数据；五、讨论进度支配欢迎下载精品学习资源为保证顺当完成毕业设计，特制定工作进度方案，严格按要求进行，以免前松后紧，到期不能答辩影响正常毕业；一、1 月 05 日-1月 09 日下设计任务书，查阅文献资料；二、3 月 14 日-3月 15 日完成开题报告及总体设计方案；三、3 月 16 日-4月 29 日熟识加工中心主轴的工作原理和基本结构以及润滑和冷却系统；四、4 月 30 日-5月 3 日运算绘制总装配图、零件图，确定基本尺寸；五、5 月 4 日-5月 9 日熟识运用有限元软件 ANSYS对加工中心主轴进行建模分析出云图；六、5 月 10 日-5月 17 日编写设计说明书；七、5 月 18 日-5月 29 日整理上交各种文件，进行答辩预备；六、主要参考文献欢迎下载精品学习资源1 苏清友 . 国内外高速电主轴磨削技术的进展与分析D.辽宁：东北高校 .1995.1.2 张朝晖 .ANSYS12.0 结构分析工程应用实例解读M. 北京：机械工业出版社 .2021.3 高耀东，郭喜平 .ANSYS机械工程应用25 例M. 北京：电子工业出版社.2007.4 薛凤仙，胡仁喜 .ANSYS12.0 机械与结构有限元分析M. 北京：机械工业出版社.2021.5 解文志 . 高速电主轴动静态特性有限元分析D.黑龙江：哈尔滨工业高校.2006.6.6 胡爱玲 .高速电主轴动静态特性有限元分析D.广东：广东工业高校 .2004.5.7 崔海云 . 磨削类高速电主轴动态热态特性讨论D.太原：太原科技高校 .2021.7.8 徐化文 . 主轴单元结构及静动态性能的讨论D.兰州：兰州理工高校 .2021.5.9 刘鸿文 . 材料力学 M. 北京 : 高等训练出版社 ,2021:1.10 陈于萍 . 互换性与测量技术基础M. 北京 : 机械工业出版社 ,2007:1.11 吴宗泽 . 机械零件设计 M. 北京 : 机械工业出版社 .2003:11.12 刘国庆，杨庆东 .ANSYS工程应用 <机械篇） M. 北京：中国铁道出版社，2003.13 徐延忠 . 高速磨削电主轴关键技术的讨论D.南京：东南高校 .2004.3.14 钱木，蒋书运 . 高速磨削用电主轴结构动态优选设计D. 南京：东南高校 .2005.5.15 梁双翼，基于ANSYS的高速电主轴有限元分析D.南宁：广西工学院 .2006.16 林辉 . 木工用高速电主轴设计与性能分析D. 广州：广东工业高校 .2021.5.七、审核看法欢迎下载精品学习资源指导老师对开题的看法：指导老师签字：年 月日院系审核看法：审核人签字：年月 日说明： 1、该表每生一份，院系妥当存档；2、课题来源填：“国家、部、省、市科研工程”或“企、事业单位托付”或“自拟课题”或“其它”；课题类型填：“设计”或“论文”或“其它”；欢迎下载