立式微型数控铣床整机结构的有限元分析

文章编号:1001-2265(2009)12-0012-05

收稿日期:2009-10-12;修回日期:2009-11-06

*基金项目:辽宁省工业攻关项目(2008220011)

作者简介:王利军(1981)),男,内蒙古乌兰察布盟人,大连理工大学机械工程学院研究生,主要研究方向为机械电子工程及微细加工,(E -m ail)

w anglijun810214@163.co m 。

立式微型数控铣床整机结构的有限元分析

*

王利军,贾振元,卢晓红,贾德峰,吕元哲

(大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连 116024)

摘要:为保证机床的精度满足微细铣削加工实验的要求,必须校验机床整机设计能否满足设计要求。在Pro /ENGI NEER 软件平台上,根据微型铣床各部件实际结构、尺寸和组成特点建立整机装配几何模型。通过理论、实验及有限元仿真相结合的分析方法,利用ANSYS 有限元分析软件对所设计的立式微型数控铣床整机进行了静力学分析和动态特性分析,对整机在结构设计上能否满足加工精度设计要求进行了校验,并对今后机床整机设计提出新的方法。

关键词:有限元分析;整机结构;动态特性分析;静力学分析中图分类号:TP206 文献标识码:A

F i n ite Elem ent Analysis O f V ertical CNC M illing M achi n e Structure WAN

G L-i j u n ,JIA Zhen -yuan ,LU X iao -hong ,JIA De -feng ,LV Yuan -zhe

(Key Laboratory f o r Prec ision and Non -trad itional M achining Techno logy o fM i n istr y of Educa ti o n ,Da li a n Un i v ersity of Techno l o gy ,Da li a n 116024,Ch i n a)

Abst ract :The overall str uctua l desi g n o fm ach i n e too l shou l d be verified to ensure t h e accuracy of t h e m ach i n e too lm eeti n g the require m ents o f m icro -m illi n g m ach i n i n g .Using the Pro /E soft w are the asse m b l y geo m etric m odel of a vertica l CNC m icro -m illi n g m achine too l is estab lished according to the correspondi n g co m ponents 'act u al structure ,sizes and the co m positi o n characteristics .Based on the theoretica,l experi m ental and fi n ite e-l e m ent si m ulation analysis m ethod ,the sta tic ana l y sis and the dyna m ic characteristic ana l y sis of the desi g ned vertical C NC m icro -m illing m achine tool are conducted usi n g t h e ANSYS soft w are ,the overall structual desi g n of t h e m icro -m illi n g m ach i n e too l is analyzed to check w hether it m eets the requ ire m ents o f the m icro -m illi n g m ach i n i n g ,and a nove lm ethod fo r the overall str uctual design o fm achine too l is proposed too .K ey w ords :fi n ite ele m ent ana l y sis ;m achine str ucture ;dyna m ic characteristic ana l y sis ;static analysis

0 引言

近年来,随着航空航天、国防工业、微电子技术、生物医疗装备技术的发展,民用和国防等领域对各种微小型化产品的需求不断增加,对微小装置的功能、结构复杂程度、可靠性等要求也越来越高,从而使得能够采用更广泛的工程材料、特征尺寸在L m 级到mm 级的精密三维(3D )微小零件的需求日益迫切,因此,微小型化制造技术的研究已经成为现代科学研究的前沿和热点。由于被加工零件材料要求、三维复杂形状和生产成本的限制,传统的M E M S 和超精度加工技术受到限

制。而基于微型机床系统的微细制造技术以其相对制造精度和生产成本的综合优势受到国内外学术界和工业界的广泛关注。特别是微细铣削工艺具有加工任意材料、三维复杂形状介观尺度零件的能力

[1]

,微铣床系

统的开发和工艺优化研究受到格外重视。

自Duttak 等[2]

在1970年首次提出微小型化机床

的概念以来,日本[3]、美国[4]、德国[5]及韩国[6]

等发达国家在微型机械研制领域取得了丰硕的成果,然而国内对微型数控机床的研究才刚刚起步,目前仅哈尔滨工业大学

[7]

、南京航空航天大学

[8]

和上海交通大学

[9]

等科研院所开展了相关方面的研究。

#设计与研究#

组合机床与自动化加工技术