基于虚拟样机的镗铣加工中心仿真研究

作     者：杜钟魁 

作者单位：沈阳理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王军

授予年度：2011年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：镗铣加工中心 虚拟样机 有限元法 优化设计 运动学仿真 

摘      要：随着数控机床的飞速发展,功能复合化成为了当今机床的一大发展方向,其中镗铣加工中心是国内外的研究热点之一。在机床的研发过程中,虚拟样机技术以其先进的研发模式、低成本短周期的研发效率以及可实现并行设计与制造的强大优势而得到了行业的广泛应用。 本文以TX1600镗铣加工中心为研究对象,利用虚拟样机技术从多个角度对其进行了仿真研究,所得结果对工程实际具有一定的指导作用。本文主要内容如下: 在查阅了大量的文献资料的基础上,介绍了本课题的背景、意义以及国内外对于镗铣加工中心和虚拟样机技术的研究现状并阐述了虚拟样机的基本理论。在SolidWorks环境下利用特征建模技术和自顶向下的设计理论建立了TX1600镗铣加工中心的虚拟样机,为机构优化与运动学仿真分析奠定了基础。采用有限元法在SolidWorks Simulation环境下对加工中心铣削部分进行了结构静力分析,研究了其整体结构在铣削力和重力作用下的应力应变。基于模态理论在ANSYS Workbench环境下,对加工中心铣削部分的组成部件及整体进行了模态分析,得到其前六阶固有振动特性。基于优化设计理论,以降低结构质量和提高固有频率为目标,对横梁进行优化设计。基于机构学和齐次坐标变换的方法建立了加工中心铣削部分的运动学模型并在SolidWorks Motion环境下对其运动学特性进行了仿真研究。