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济南木工雕刻机床身框架结构的有限元模态分析

文章来源:友达数控   作者:友达雕刻机   发布时间:2018-12-06 10:38   浏览次数:

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济南木工雕刻机已经越来越多的应用在了板式家具的加工过程中,发挥了很大的作用,其床身结构的稳定性是人们喜欢它的一个很重要的原因。下面木工雕刻机厂家--友达数控就木工雕刻机床身框架结构的有限元模态分析为大家简单介绍一下。

 

1.床身框架结构的有限元模型

几何模型是进行有限元分析的基础和前提,本文采用Catia软件建立济南木工雕刻机机床床身的三维实体模型,然后将其转换成IGS格式,再导入ANSYS Workbench进行模态分析。在建模过程中,对结构进行了适当的简化和修改,忽略模型中对分析结果影响较小的特征,如部分倒角、小孔等。

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ANSYS作为最受欢迎的一款仿真软件,其最重要的前期处理工作是网格划分,网格划分的好坏直接影响求解的准确性和求解速度。结构网格大多数都自动划分为四面体网格,但六面体网格是最优选择。在选择网格类型和疏密程度时,一定要考虑分析的目的和精度。很少情况下可以选择自动划分,一般都是采用自动、手动相结合的网格划分模式。

2.床身框架结构的模态分析

模态分析即自由振动分析,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态分析关心的是结构的固有特性,每一个模态都具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型,这与结构的外载荷和运动状态无关,所以模态分析中不存在结构和热载荷。模态分析的最终目的是判断出系统的模态参数,得到各阶频率及振型,为机床床身结构的振动特性分析、结构薄弱环节和可能破坏区域、结构动力特性的优化设计提供依据。

模态分析中坐标的变换矩阵为模态矩阵,其每一列都代表模态振型,因此存在对应于其固有频率的无限多个振型。济南木工雕刻机机床床身的振动系统是一个具有无限多个自由度的振动系统。高阶振型阻尼值一般也较高,在振动中起的作用也较小。相对来讲,低阶模态对振动系统影响较大。因此,对机床床身的有限元模型的求解,不需求出振动系统的全部固有频率和振型。通过ANSYS分析,得到床身结构的前4阶振型图。

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综合床身的模态频率及振型进行对比分析知:其一阶模态振型是沿床身X轴方向的来回振动,床身由下到上振动的幅度不断增强,最大振幅发生在床身的顶部;二阶模态振型为机床沿Y轴方向的来回振动;三阶模态为床身整体绕Z轴的扭转振动,幅度最大值发生在床身顶部的4个角上;四阶模态为床身沿Z轴方向的膨胀挤压振动,对床身结构有很大的破坏性。床身两侧的扭转振动及沿Z轴方向的弯曲振动比较大,是床身结构中相对比较容易出现问题的环节。可通过适当增加结合部固定螺栓的预紧力,加大床身与立柱结合面的厚度及提高结合面加工质量等方法来提高该结合面的刚度。而且由于立柱本身的扭转振动也出现在低阶模态之中,对济南雕刻机机床性能的影响较大,可以考虑采用适当调整筋板位置及大小、两侧加翼等方法来提高其刚度。针对床身沿Z轴的大幅度振动,可考虑设置筋板增强该方向上的刚度。

以上内容便是友达数控为大家带来的济南木工雕刻机床身框架结构的有限元模态分析,可以看出,其床身结构是非常稳定的,而且机床性能也比较完善。

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