在大型機(jī)械加工企業(yè)中，VMC850得到了廣泛應(yīng)用。加工中心自動(dòng)換刀裝置是加工 中心高效率工作的重要裝置，而刀庫是換刀裝置中的核心部件，正常情況下，執(zhí)行換刀指令 后，刀庫會旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的刀位號，刀庫每一個(gè)刀位的定位完全靠傳感器感應(yīng)，而傳統(tǒng)刀庫的 旋轉(zhuǎn)動(dòng)作是由帶減速箱的電機(jī)帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)完成的，當(dāng)換到對應(yīng)刀位時(shí)，傳感測感到刀位 信號，于是發(fā)給系統(tǒng)一個(gè)指令，使電動(dòng)機(jī)失電，刀庫1正常停止的位置如圖1所示，但是由于 三相異步電動(dòng)機(jī)切除電源后依靠慣性還要轉(zhuǎn)動(dòng)一點(diǎn)距離才能停下來，這樣會導(dǎo)致刀位出現(xiàn) 偏差，如果減速箱和凸輪機(jī)構(gòu)使用時(shí)間很久的話，機(jī)械間隙就增大，會進(jìn)一步積累誤差，使 刀套11偏移如圖2所示，這樣刀臂2在換刀時(shí)就會與刀位上的刀套11撞在一起（因刀套偏 移導(dǎo)致刀套的中心與主軸3的中心不在一條直線上，沒有完全對接)，出現(xiàn)卡刀故障如圖3 所示，或?qū)⒌短谆虻侗圩矇?，還有可能將加工中心主軸撞傷，影響整個(gè)加工中心的加工精度 和使用性能，危害極大。
要使加工中心具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性，首先要提高其各功能部件的動(dòng)靜剛度。本 文結(jié)合課題的需要，對機(jī)床關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的靜、動(dòng)態(tài)特忭分析與優(yōu)化設(shè)II?技術(shù)進(jìn)行研 究。借助有限元分析軟件Ansys,對SGM50A加:1:中心的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件床身、立杜及山 兩者裝配所得組合體(以下簡稱組合體)進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)分析以及動(dòng)態(tài)優(yōu)化，論文的內(nèi)容安排如下：
V255屬于雙轉(zhuǎn)臺類型的立式加工中心，其具有五個(gè)可以自由移動(dòng) 的軸分別為沿X、Y、Z三個(gè)方向直線運(yùn)動(dòng)的直線軸X軸Y軸Z軸以及沿X、Z軸線旋 轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸A軸和C軸，其工作臺結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。
當(dāng)后置處理器設(shè)定完成之后就可以保存后置處理器，后置處理器的保存過程中會自 動(dòng)產(chǎn)生三個(gè)相互獨(dú)立又相互作用的文件。由于UG軟件不支持中文路徑，所以保存的時(shí) 候要把三個(gè)文件保存到全是英文字符的路徑文件下以備后面驗(yàn)證需要。
目前，多面體都需要加工的復(fù)雜零件，如泵體等，在機(jī)械加工中心加工時(shí)，需要多 次裝夾翻面，多次裝夾定位精度差，泵體各面上不同位置的加工特征之間的位置公差很難 保證，并且生產(chǎn)效率低，無法實(shí)現(xiàn)大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。隨著四軸加工中心的大量使用，加工 泵體類復(fù)雜零件更需要一種多軸裝置，通過一次裝夾被加工零件，能實(shí)現(xiàn)多軸加工，提高泵 體各面上不同位置的加工特征之間的位置精度和實(shí)現(xiàn)大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。
在HyperMesh中合理設(shè)置了各部件的單元大小之后，整個(gè)加工中心共劃分了 5462673個(gè)單元，1050270個(gè)節(jié)點(diǎn)，設(shè)置單元類型為實(shí)體單元solidl85和相應(yīng)的材料屬 性。將網(wǎng)格模型導(dǎo)入ANSYS后，連接等效結(jié)合點(diǎn)位置的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)生成用戶自定義單元 MATRIX27來模擬零件之間相接觸部分的特性，根據(jù)實(shí)際結(jié)合部類型和數(shù)量，共建立了 522個(gè)MATRIX27彈簧阻尼單元，并根據(jù)實(shí)際結(jié)合部的特性參數(shù)設(shè)置了 MATRIX27單 元實(shí)常數(shù)。這里需要說明的是，將HyperMesh中的網(wǎng)格模型導(dǎo)入ANSYS后，模型中只 有單元和節(jié)點(diǎn)，而不存在體和面了。綜上所述，整機(jī)有限元模型如圖2.5所示。
模態(tài)分析可以確定一個(gè)結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型是動(dòng)力學(xué)分 析的起點(diǎn)。固有頻率和振型是振動(dòng)系統(tǒng)的物理屬性，在對一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，首 先任務(wù)就是求得其固有頻率并得出相對應(yīng)的振型，模態(tài)分析即是用來確定這兩項(xiàng)內(nèi)容。
機(jī)床在實(shí)際工作時(shí)，連接在主軸上的刀具相當(dāng)于激勵(lì)輸入點(diǎn)，該激勵(lì)響應(yīng)作用在由 夾具固定在工作臺上的工件上，所以分析時(shí)在機(jī)床主軸前端施加一對副值大小為1000N 的簡諧力（相當(dāng)于轉(zhuǎn)矩），提取工作臺上一點(diǎn)為響應(yīng)輸出點(diǎn)，分析機(jī)床250Hz內(nèi)的諧響應(yīng)特性，分析步長選擇1000,阻尼比設(shè)置為0.05,利用模態(tài)疊加法Mode Superposition計(jì) 算
在VERICUT中有兩種構(gòu)建機(jī)床的方法，一種是通過軟件自帶的簡單建模工具對新 機(jī)床進(jìn)行模型的建立，另外一種是******應(yīng)用其他的三維建模軟件建立好機(jī)床模型，然后 將機(jī)床模型文件導(dǎo)出為VERICUT可以識別的文件格式，最后再導(dǎo)入到VERICUT中。 用VERICUT自帶的建模工具建立模型比較麻煩，所建立的模型文件也比較粗糙，這里 采用第二中建模方法，利用NX將建好的機(jī)床模型文件導(dǎo)出為“****.ply”格式文件，并導(dǎo) 入到VERICUT中用以建立五軸加工中心。
要建立VERICUT機(jī)床模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)必須先了解機(jī)床各軸間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系以及相關(guān)的 參數(shù)，尤其是比較復(fù)雜的五軸坐標(biāo)機(jī)床，各個(gè)組件質(zhì)檢的相對關(guān)系比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)動(dòng)中心 間的偏置、轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線到主軸線的偏置和轉(zhuǎn)動(dòng)中心到主軸端面間的距離等，這些參數(shù) 尤其重要，參數(shù)的準(zhǔn)確與否直接決定了仿真結(jié)果的真實(shí)實(shí)用性。
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