1、花崗巖論文工業技術論文磨床論文超精密平面磨床主體結構、材料、性能的綜合分析與評估 【摘要】： 目前精密磨削加工正從微米、亞微米級加工向納米級加工發展。納米級磨削技術主要采用高剛度、高分辨率磨床,通過控制磨削深度實現精密磨削。精密和超精密磨床是保證精密、超精密磨削精度的關鍵。其中高精度磨床的動態特性是影響機床性能的關鍵因素之一。 本文在上海市科委重點科技攻關項目的支持下,研究了超精密磨削加工的工藝特性,分析了國內外超精密磨床的為提高動態性能采用的新結構及新材料,總結了國內外動態特性研究及結合面動態性能研究的現狀。實驗研究了人造花崗巖的理化性能,采用有限元分析了人造花崗巖材料對磨床主要部

2、件及整機性能的影響,為精密與超精密磨床的設計在主體結構與材料選擇方面提供理論依據與技術支撐。本文主要研究內容如下: 首先,對自然環境,ELID磨削液(在線電解砂輪修整液)長期浸泡下以及潤滑油長期浸泡的三種工作環境下人造花崗巖材料的力學性能、周期性循環載荷作用,沖擊韌性性能等進行了實驗研究,采用掃描電鏡分析了組織變化,揭示了人造花崗巖的理化性能、使用工況和結構組織之間的變化規律。實驗表明在ELID液或者潤滑油長期浸泡環境下人造花崗巖的抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、沖擊韌性等均有所下降,且表面有腐蝕。實驗同時表明,在330小時之內的短期浸泡,人造花崗巖的理化性能未發生明顯衰變。 其次,對可采用人造

3、花崗巖材料的磨床結構主要部件和微進給機構進行動態性能分析。采用HyperMesh軟件進行磨床結構件的有限元建模,利用ANSYS軟件對主要部件及微進給機構進行模態分析。結果表明,相同體積下,采用人造花崗巖和鑄鐵分別制作的支撐部件時,各階頻率相差很小,最大相差僅7.94%;由于人造花崗巖的密度只有鑄鐵的1/3,因此人造花崗巖作為機床支撐部件具有高的質量剛度比。 最后,對采用人造花崗巖的磨床整機進行性能分析與研究。在整機建模的過程中,利用吉村允孝積分法計算出各個結合面的等效剛度及阻尼。針對立柱、床身和工作臺三大主要結構件分別選用人造花崗巖和鑄鐵材料,進行零部件的材料選擇與配對,將整機按照八種方案進行

4、結構重組和動力學分析,以確定材料性能對動態性能的影響。結果表明,等體積下采用人造花崗巖材料和鑄鐵材料相比,整機各階頻率最大差值為17.5%。 通過本文的實驗研究、理論分析與仿真計算,表明人造花崗巖材料作為機床主要結構件具有良好動態性能、較高的質量剛度比、穩定的理化性能和較好的抗腐蝕性能。在高性能磨床的設計中具有極大的應用潛力。【關鍵詞】：人造花崗巖 理化性能 部件 整機 動態性能分析 實驗與仿真 【學位授予單位】：上海交通大學【學位級別】：碩士【學位授予年份】：2009【作者】：萬瑩【索取全文】Q聯系Q：138113721 Q聯系Q:139938848【目錄】： · 摘要3-5

5、83; ABSTRACT5-10· 第一章 緒論10-21· 1.1 選題背景10-11· 1.2 超精密磨削加工國內外研究現狀11-19· 超精密磨削工藝11-14· 國內外超精密機床設計技術發展現狀14-16· 新材料的應用16-17· 機械結構的動態特性研究現狀17-18· 國內外結合面靜動態特性研究回顧18-19· 1.3 本文的主要研究內容19-21· 第二章 人造花崗巖材料性能試驗研究與分析21-33· 2.1 人造花崗巖的基本性能與應用21-22· 人造花崗巖的

6、主要成分21· 人造花崗巖的腐蝕機理分析21-22· 2.2 試驗方案及試驗數據22-32· 試驗方案23-25· 實驗結果與分析25-32· 2.3 實驗結論32· 2.4 本章小結32-33· 第三章 平面磨床主體結構動態特性分析33-47· 3.1 動態特性分析的方法33-37· 基本算法模態分析33-34· 有限元分析法34-36· 動態性能分析軟件36-37· 3.2 床身的動態特性分析37-39· 磨床床身的有限元模型37-38· 磨床床身的模

7、態分析38-39· 3.3 橫梁與立柱的動態特性分析39-42· 橫梁與立柱的有限元模型39-40· 橫梁與立柱的模態分析40-42· 3.4 工作臺動態性能分析42-44· 工作臺的有限元模型42· 工作臺的模態分析42-44· 3.5 微進給機構動態性能分析44-46· 微進給機構有限元模型44-45· 微進給機構的模態分析45-46· 3.6 本章小結46-47· 第四章 整機動態性能分析47-67· 4.1 整機動力學模型的建立47-50· 常用的動力學模型

8、47-48· 超高速平面磨床整機結構的動力學模型48-50· 4.2 結合面模擬及參數確定50-62· 常用結合面等效動力學參數識別方法50-52· 吉村允孝積分法52-55· 結合部的動力學模型55-56· 超精密平面磨床結合面參數確定56-62· 4.3 整機動態特性分析62-66· 材料選擇方案劃分62-63· 整機的動力學分析63-66· 4.4 本章小結66-67· 第五章 總結與展望67-69· 5.1 本文主要研究工作總結67-68· 5.2 主要創新點68· 5.3 展望68-69· 參考文獻69-71· 致謝71-72