| 【中文题名】 | 基于虚拟样机的加工中心主轴刚度分析 |
| 【英文题名】 | Stiffness Analysis of Spindle of Machining Center Based on Virtual Prototype |
| 【学科专业】 | 机械制造及其自动化 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-13 |
| 【中关键词】 | 虚拟样机,加工中心,主轴,刚度分析,虚拟装配,装配工艺规划 |
| 【英关键词】 | virtual prototype,machining center,the spindle,stiffness analysis,virtual assembly,assembly technique programming,finite element, |
| 【分类导航】 | 工业技术>金属学与金属工艺>金属切削加工及机床>程序控制机床、数控机床及其加工>> |
| 【论文摘要】 |
高速加工是一项十分重要的先进制造技术，对于提高机械制造工业的产品质量和生产效率有极其显著的作用。为了实现高速加工，首先必须有高质量的加工中心，主轴部件则是加工中心的“心脏”部件。影响主轴部件工作性能的主要因素是它的刚度特性。加工中心主轴部件的结构设计、刚度特性在很大程度上决定了高速加工中心的加工质量，也是影响其加工精度的重要因素。因此，深入研究主轴部件的刚度特性，对于进一步提高加工中心的工作性能有十分重要的意义。
本文借助于虚拟样机技术对青海第一机床厂某加工中心主轴单元进行刚度分析。介绍了虚拟样机技术的基本概念和特点，虚拟样机技术的研究和应用状况，以及本文建立主轴单元虚拟样机的软件平台，利用这一软件平台建立主轴单元各零部件的几何模型；在此基础上，对主轴单元进行虚拟装配，建立主轴单元虚拟样机模型，并对主轴单元虚拟样机模型进行碰撞干涉检查，验证了模型设计方案以及虚拟装配的合理性；同时对主轴单元虚拟样机模型进行装配序列规划和路径规划，进一步验证工艺结构设计的合理性。完成了主轴单元虚拟样机模型之后，通过Pro／Engineer与ANSYS的软件接口将Pro/Engineer中主轴零件的虚拟样机模型转... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
7-8 |
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Abstract |
8-9 |
|
第1章 绪论 |
9-15 |
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1.1 研究的背景 |
9-10 |
|
1.2 国内外研究现状 |
10-11 |
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1.3 虚拟样机相关技术 |
11-14 |
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1.3.1 虚拟现实 |
11-12 |
|
1.3.2 虚拟制造 |
12-14 |
|
1.4 研究的意义与内容 |
14-15 |
|
1.4.1 研究的意义 |
14 |
|
1.4.2 研究的内容 |
14-15 |
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第2章 虚拟样机技术 |
15-22 |
|
2.1 虚拟样机基本概念与特点 |
15 |
|
2.2 虚拟样机技术研究与应用概况 |
15-19 |
|
2.2.1 虚拟样机技术研究状况 |
16-17 |
|
2.2.2 虚拟样机技术在产品研发中的应用 |
17 |
|
2.2.3 虚拟样机技术应用概况 |
17-19 |
|
2.3 虚拟样机技术的优势 |
19 |
|
2.4 虚拟样机技术的软件平台 |
19-21 |
|
2.5 本章小结 |
21-22 |
|
第3章 主轴单元零件的几何建模 |
22-27 |
|
3.1 零件几何建模的基本策略 |
22-23 |
|
3.2 零件建模的基本步骤与方法 |
23-24 |
|
3.2.1 零件建模的基本步骤 |
23 |
|
3.2.2 零件建模的方法 |
23-24 |
|
3.3 主轴零件模型的创建 |
24-26 |
|
3.4 本章小结 |
26-27 |
|
第4章 主轴单元虚拟装配 |
27-47 |
|
4.1 虚拟装配概述 |
27-34 |
|
4.1.1 虚拟装配的定义 |
28-29 |
|
4.1.2 虚拟装配技术的特点 |
29-30 |
|
4.1.3 虚拟装配中装配关系的定义及分类 |
30-31 |
|
4.1.4 装配特征的定义和分类 |
31-34 |
|
4.2 虚拟装配过程 |
34-40 |
|
4.2.1 装配运动的表示及变换 |
35-38 |
|
4.2.2 装配元件的具体操作 |
38 |
|
4.2.3 装配约束的建立 |
38-40 |
|
4.3 主轴单元虚拟装配模型的建立 |
40-45 |
|
4.3.1 主轴单元结构图 |
40-42 |
|
4.3.2 主轴单元模型的装配关系 |
42-43 |
|
4.3.3 主轴单元装配模型 |
43-45 |
|
4.4 主轴单元碰撞干涉检查 |
45-46 |
|
4.5 本章小结 |
46-47 |
|
第5章 主轴单元装配工艺规划 |
47-55 |
|
5.1 主轴单元装配序列规划 |
47-51 |
|
5.1.1 典型装配序列生成法 |
47-50 |
|
5.1.2 主轴单元装配序列规划 |
50-51 |
|
5.2 主轴单元装配路径规划 |
51-54 |
|
5.2.1 基于VMap的装配路径规划方法 |
51-52 |
|
5.2.2 几何可行性判别 |
52-53 |
|
5.2.3 主轴、拉杆和套筒装配路径规划 |
53-54 |
|
5.3 本章小结 |
54-55 |
|
第6章 主轴刚度分析 |
55-61 |
|
6.1 有限元法的基本思想 |
55 |
|
6.2 主轴有限元模型的建立 |
55-56 |
|
6.2.1 主轴模型的简化 |
55 |
|
6.2.2 Pro/E模型与ANSYS模型的转换 |
55-56 |
|
6.3 ANSYS中主轴网格的划分 |
56-57 |
|
6.4 施加约束及载荷 |
57-59 |
|
6.4.1 主轴模型约束条件的建立 |
57 |
|
6.4.2 主轴模型载荷的建立 |
57-59 |
|
6.5 主轴实体模型刚度分析结果 |
59-60 |
|
6.6 本章小结 |
60-61 |
|
结论与展望 |
61-62 |
|
参考文献 |
62-66 |
|
致谢 |
66-67 |
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附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
67 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.383679 |
