泵体锥孔粗加工数控镗床镗杆动态特性研究

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铸造大型泵体深锥孔粗加工要求表面比较光滑而且铸造精度不高,采用大型数控镗床成本昂贵,普通镗床不能完成锥孔加工,因此,国内各大型泵厂急需一种高效、结构简单的专用锥孔粗加工数控镗床。  研制泵体粗加工数控镗床的技术难点是轴向和径向进给的联动和细长镗杆的变形及振动对加工过程的影响。本文针对大型泵体深锥孔加工时毛坯粗糙、切削深度大并且切深变化较大的特殊工况,对镗杆的变形和振动对加工过程的影响进行了深入的理论分析和仿真研究。  建立了镗杆的静态力学模型,通过静力学方程,研究了镗杆的静态切削力、变形以及应力等参数的变化与分布情况。利用Simulink与ANSYS等软件对铸造大型泵体深锥孔粗加工机床镗杆的静态切削力、变形以及应力等参数进行了仿真分析与计算,验证了理论分析的正确性,为设计镗杆长径比和截面形状提供了必要的理论支持。  由于镗杆根部直径较大且与平旋盘以刚性法兰盘连接,可以将镗杆等效成悬臂梁进行振动特性分析。建立了镗杆的动力学模型,包括悬臂梁镗杆弯曲(横向)振动、扭转振动以及纵向振动三种基本振动形式的振动方程,在ANSYS上建立了仿真模型并进行了仿真研究,得出了镗杆弯曲振动、扭转振动以及纵向振动三种相应的振型和频率,并以此得出应变与应力变化情况。利用有限元分析软件对镗杆进行模态分析,在此基础上进行谐响应分析,为选择泵体深锥孔加工时的各动态参数提供了必要的动力学分析依据。  以镗杆的静力学和动力学分析为基础,进一步分析了镗杆在拉镗工作时,根部大径、端部小径及杆长度结构参数的变化对镗杆静动态特性的影响,提出了从结构尺寸上改善镗杆静动态特性的方法,同时为镗杆设计时的参数选择提供了依据。
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