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1、北京信息科技大学毕业设计（论文） 题 目：某型重型数控机床床身设计及模态仿真分析 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 机械1006/ 指导老师/督导老师： 孙江宏教授 起止时间：2014年 2 月 24 日 至 20014 年 6 月 8 日摘 要 机床在机械制造工业中扮演着越来越重要的角色,尤其是随着现代机械制造工业的发展，走向高精度、高速度、高效率的道路。近些年来，我国企业的数控机床占有率正在逐步上升，其中大型高效的数控机床也成为了用户的首选。但是由于其结构庞大、设备吨位重、制造费用高，有必要进行预先的计算、仿真，让设计者对机床的特性有一个全面的了解，进而
2、使整个设计更加的完善。 本文以 TK6920 大型数控落地镗铣床为研究对象，对机床床身和立柱进行设计，利用有限元分析软件ANSYS 作为分析工具，对其进行分析静力分析和动态特性分析。l 对床身和立柱进行结构设计计算，运用CAD进行二维图绘制l 运用solidworks进行三维建模，包括床身，立柱部分l 将建立的三维模型用有限元方法进行对床身，立柱，滑枕，及整机静态刚度分析。l 通过模态分析计算床身6阶固有频率振型，滑枕前6阶固有频率振型，立柱6阶固有频率振型，及整机6阶固有频率振型，共四部分分析。l 根据静力分析和模态分析的结果得出相应的结论，设计是否符合要求，以及需要进行优化的部分。关键词：
3、tk6920落地镗铣床；床身和立柱设计；静力分析；模态分析AbstractThe machine is playing a more and more important role in mechanical manufacturing industry, especially with the development of modern machinery manufacturing industry, to the high accuracy, high speed, high efficiency road. In recent years, numerical control mach
4、ine tool enterprises in our country share is rising gradually, the CNC machine tool large efficient has become the users preferred. But because of its large structure, equipment weight, high manufacturing cost, it is necessary to pre compute, simulation, allowing the designers to have a comprehensiv
5、e understanding of the characteristics of machine tool, which makes the design more perfect. The TK6920 NC boring milling machine as the research object, carries on the design to the machine bed and column, using finite element analysis software ANSYS as the analysis tool, carries on the analysis of
6、 static analysis and dynamic analysis of the.l Column on the bed and structural design calculations, the use of two-dimensional CAD drawingl Use solidworks three-dimensional modeling, including bed, column sectionl Will create three-dimensional model using the finite element method to bed, column, r
7、am, and the whole static stiffness analysis.l Calculated by modal analysis 6 bed natural frequency modes, the first natural frequency of the ram 6 modes, column 6 natural frequency vibration modes, and the whole six natural frequency vibration modes of four-part analysis.l According to the results o
8、f static analysis and modal analysis of the corresponding conclusions, whether the design meets the requirements, and the need to be part of the optimization.Keywords: tk6920 floor type boring and milling machine; bed and column design; static analysis; modal analysis致 谢 本次毕业设计是在孙江宏老师耐心细致的指导下完成的，在此特
9、别想感谢孙江宏老师对我的帮助。从课题的选择，研究，设计，完成，整个过程中，老师都投入了很多的时间与经历，在我错误不断的情况下，一直给予我耐心的讲解和指导。在整个研究过程中，老师不仅仅对我是课题上专业知识的指导，更重要的是他教会对我将来走向社会上乃至工作中，无论行业与机械专业相关与否，在面对类似的项目或问题时，要以专业的知识背景做铺垫，积极的态度去面对整个过程。老师严谨认真的研究态度，热情谦和的待人方式，实事求是的处事原则都给我留下了深刻的印象，同时也在深深的影响着我。在整个课题研究的过程中，带给我的不仅仅是一次毕业设计的成果，更多的是在这个过程中学会了要有解决困难的决心和毅力，寻找解决困难的方
10、法，这些都将会深深的印在我的脑海里，也会不断地鼓励我在以后的工作和生活中继续进取向前。在此，我谨记导师这四个月来对我的辛勤培养和耐心指导致以衷心的感谢和崇高的敬意。 衷心的感谢我同组的同学，周鹏，王琦，还有钱城同学。在他们的帮助下，一起学习，一起研究，让整个研究过程进行的顺利，在规定的时间内完成任务。 特别感谢我的家人，对我的学业进行无条件的支持，在精神上给我最大的鼓励，使我能够顺利的完成研究，顺利毕业。 最后，感谢各位答辩老师，在百忙之中抽出时间对我的论文进行评阅和审议，我表示衷心的感谢。 再次感谢，在整个过程中帮助过我的所有人。目 录摘要IAbstractII致谢III第一章 概述11.1
11、 论文综述11.2 课题分析2 1.2.1任务2 1.2.2安排和方法2 1.2.3难点3第二章 镗铣机床机身设计和立柱设计42.1 床身设计4 2.1.1 床身材料选择4 2.1.2 壁厚的设计4 2.1.3机床床身的制造方法的选择5 2.1.4铸造床身强度校核52.2 立柱设计9 2.2.1. 立柱材料的确定9 2.2.2 立柱过渡壁结构（立柱截面）的确定10 2.2.3 立柱形体尺寸的确定10 2.2.4 立柱强度校核11第三章 模态分析153.1立柱分析15 3.1.1 立柱结构的三维模型及有限元建模 15 3.1.2 两种工况 16 3.1.3 受力分析 17 3.1.4 立柱的约束
12、 18 3.1.5 求解计算与分析结果 18 3.1.6 立柱模态分析 21 3.1.7 小结 223.1 滑枕模态分析23 3.1.1滑枕三维模型23 3.1.2滑枕的有限元模型23 3.1.3 滑枕的模态分析24 3.1.4 总结253.3 床身分析26 3.3.1 床身的受力分析26 3.3.2 床身的有限元模型26 3.3.3 床身静力学分析 27 3.3.4 床身模态分析 30 3.3.5 小结313.4. 整机分析32 3.4.1 有限元模型 32 3.4.2 节点耦合 33 3.4.3 施加边界条件和加载34 3.4.4 整机静态分析 35 3.4.5 整机模态分析 35 3.4
13、.6 小结 37第四章 总结38参考文献39插图清单图 1-1 tk6920的结构示意图2图2-1-1 床身受力分析示意图5图2-1-2 矩形截面梁受力分析6图2-1-3 矩形截面示意图7图2-1-4 立柱位于床身中间受力示意图8图3-2-1 立柱截面10图3-1-1 立柱装配主轴箱图10图 3-1-2 立柱离散化模型图16图3-1-3 立柱受力情况17图3-1-4 立柱的约束加载图18图3-1-5 铣削情况下立柱结构位移云图19图3-1-6 镗削情况下立柱结构位移云图20图 3-1-7 立柱前六阶模态图22图3-2-1 滑枕三维模型23图3-2-2 滑枕划分网格后的有限元模型23图 3-2-
14、3 滑枕前六阶模态图25图 3-3-1 床身有限元模型及网格划分图26图 3-3-2 位置 1 床身受力分析27图 3-3-3 位置 1 床身有限元加载模型27图 3-3-4 位置 1 节点等效应力等值线图27图 3-3-5 位置 1 结构总变形等值线图27图 3-3-6 位置 3 床身受力分析28图 3-3-7 位置 2 节点等效应力等值线图28图 3-3-8 位置 2 结构总变形等值线图28图 3-3-9 位置 3 床身受力分析29图 3-3-10位置 3 床身有限元加载模型29图 3-3-11位置 3 节点等效应力等值线图30图 3-3-12位置 3 结构总变形等值线图30图 3-3-13六阶振型图31图 3-4-1整机三
