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面向用户需求的数控加工中心动态设计系统研究及软件实现

张瑞亮  
【摘要】:随着对数控机床加工精度、加工效率、加工质量等性能要求的提高,机床结构的静动态特性已经成为评估机床整体性能的一项重要指标。本文基于机械结构动态设计理论,采用CAD/CAE相结合的技术,完成了立式数控加工中心VMC650关键部件及整机的建模、静动态特性分析及关键部件的动态设计,旨在提高关键部件及整机的静动态性能。将参数化设计技术、动态设计技术及ANSYS二次开发技术等运用到数控加工中心产品的设计过程中,研发了能够依据用户需求,快速设计出可靠性高、性能良好的数控加工中心产品的数控加工中心动态设计系统(CNC Machining Center Dynamic Design System,简称CMDS系统)。论文取得了以下主要研究成果:1.应用PRO/E软件的参数化设计技术,对立式加工中心VMC650关键部件及整机进行了参数化建模,应用有限元法对加工中心整机及关键部件进行了静动态特性分析,找出了关键部件—立柱及床身的薄弱环节,为后续动态设计工作的展开提供了设计依据。2.基于机械结构动态设计理论,采用变量化分析方法,对立柱和床身结构进行变量化静动态分析,重点研究了内部筋板尺寸对其静动态性能的影响,为合理选择内部筋板的结构尺寸,提升立柱和床身结构的静动态性能提供理论依据;依据机床结构动态设计基本原则,对立柱进行了结构改进,提高了立柱及整机的静动态性能;为面向用户需求的CMDS系统中动态设计模块的开发奠定了理论基础。3.依据CMDS系统的功能需求和性能需求,对系统进行了总体方案设计,完善了系统软件的功能框架;基于产品族设计和模块化设计基本原理,对数控加工中心进行了模块划分和产品族构建,将建立的优秀产品及部件模型添加到系统平台;对系统数据库进行进一步开发,实现了系统数据的有效管理。4.基于CMDS系统功能,应用ANSYS二次开发技术和C++软件编程技术,对系统进行了静力学分析模块、模态分析模块以及动态设计模块的软件开发,实现了系统的动态设计功能,提高了个性化设计效率及设计质量。


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