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基于熱—結構耦合的精密車床機械主軸熱變形仿真的分析

2015-11-02 06:27:04史清華張麗秀吳玉厚李金鵬
機電產品開發與創新 2015年2期
關鍵詞:有限元變形分析

史清華,張麗秀,吳玉厚,李金鵬

(沈陽建筑大學機械工程學院,遼寧 沈陽 110168)

基于熱—結構耦合的精密車床機械主軸熱變形仿真的分析

史清華,張麗秀,吳玉厚,李金鵬

(沈陽建筑大學機械工程學院,遼寧 沈陽 110168)

論文是以A2-6-200精密車床機械主軸為研究對象,通過使用SoildWorks建立主軸實體模型,簡化后導入到有限元分析軟件中,利用有限元法對其進行熱分析,得到主軸溫升和溫度場分布情況,以求得溫度場為依據進行熱—結構耦合分析。通過在不同工況下的仿真結果分析,為預測機械主軸的熱變形狀態,提供了良好的參考依據。

機械主軸;溫度場;熱變形;熱—結構耦合

0 引言

隨著現代機械制造技術的發展,對機床的加工精度的要求越來越高,熱變形導致機床誤差問題也日益突出。研究實驗表明,熱誤差是機床的最大誤差源,占機床總誤差的40%~70%[1]。主軸作為機床的重要組成部件,其性能的好壞直徑影響機床整體水平。因此,主軸系統的熱特性研究與分析對機床精度的保證至關重要。

日本的Moriwaki等通過實驗研究了超精密機床的空氣主軸系統的熱特性,得出了熱變形與主軸轉速和環境溫度之間的傳遞函數[2]。韓國的choijin Kyung等用有限元方法對主軸軸承系統進行了熱特性研究[3]。上海理工大學建立了數控螺紋磨床主軸系統的有限元模型,分析了主軸系統的溫度分布,通過“熱-結構”耦合分析主軸系統瞬態熱變形[4]。

本文是針對A2-6-200精密車床機械主軸,利用有限元法,建立“主軸—軸承”系統的仿真模型,并分別在粗、精加工兩種不同方式的極限轉速下進行“熱-結構”耦合分析,從而能夠有效地預測機械主軸的熱變形情況。……

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