[發明專利]一種立式球面磨床的動力學分析方法

無效

• 申請號: 201210570971.0
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103020376A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 龔肖新;許萍;盧強
• 申請（專利權）人: 蘇州工業職業技術學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 呂書桁

技術領域

本發明涉及一種立式球面磨床的動力學分析方法。

背景技術

目前，球面磨床的精度低，而且生產效率也低；隨著高端球閥行業的迅速發展，特別是硬密封球閥廣泛應用，對球體的精度要求越來越高，從而對球面磨床的加工精度及效率提出了更高的要求，這就需要結構更加優秀，運動參數更加合理的球面磨床。為此，我們研發了一種為研發高端立式球面磨床提供了有效途徑的立式球面磨床的動力學分析方法。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠對立式球面磨床進行動力學分析方法。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：一種立式球面磨床的動力學分析方法，包含以下步驟：

（1）立式球面磨床的幾何建模：在三維軟件中建立立式球面磨床的三維模型；

（2）工件球體的幾何建模：在三維軟件中對工件球體進行三維建模；

（3）磨頭動力部件的幾何建模：在三維軟件中建立磨頭動力部件的三維模型；?

（4）夾緊部件的幾何建模：在三維軟件中建立夾緊部件的三維模型；

（5）線軌滑塊的幾何建模：在三維軟件中建立線軌滑塊的三維模型；

（6）零件材料及屬性設定：在有限元分析軟件中定義所有零件的密度、彈性模量、泊松比、阻尼的參數；

（7）接觸、連接關系模擬：在有限元分析軟件中并定義部件之間的接觸、連接關系；

（8）物理加載模擬：在有限元分析軟件中給磨頭動力部件及立式球面磨床的三維模型中的轉臺與工件球體連接處分別施加驅動力，在工件球體、磨頭動力部件中的磨盤上分別施加磨削載荷，按照最大可能的存在的磨削力進行施加，在夾緊部件內部相應的部分對工件球體施加夾緊力；

（9）動力分析步驟：在有限元分析軟件中創建動力學分析，測量分析工件球體、磨頭動力部件中的磨盤、立式球面磨床的基礎件的應力、應變、速度、加速度、作用力、力矩；

（10）評價步驟：根據分析的結果，對立式球面磨床的磨頭動力部件、夾緊部件及基礎件進行科學的評價，對基礎件做出合理改進，對磨頭動力部件和工件球體的轉速進行科學的設定，以適應立式球面磨床正常工作的要求，保證加工精度。

優選的，在所述步驟（1）中的立式球面磨床和步驟（2）中的工件球體及步驟（3）中的磨頭動力部件采用參數化建模，并進行正確的裝配。?

優選的，在所述步驟（5）中對線軌滑塊建模并將其簡化，將線軌滑塊中的導軌和滑塊的結合面設置為矩形，并保證結合面長度尺寸與實際一致。

優選的，在所述步驟（6）中，工件球體、磨盤設置為柔性體，其它部件設置為剛性體，并定義所有部件的材料、質量屬性，對所有的柔性體定義彈性模量、泊松比及阻尼，并與實際相符。

優選的，在所述步驟（7）對立式球面磨床中的主軸箱組件與立柱組件連接的導軌滑塊之間采用平移連接，立柱箱組件與立式球面磨床中的床身組件連接的導軌滑塊之間采用摩擦連接，并給定摩擦系數，磨頭動力部件與主軸箱部件之間采用旋轉副連接，工件球體與夾緊部件之間采用旋轉副連接，所有組件內部的零件之間采用綁定，床身組件與地面之間采用固定副連接。

優選的，在所述步驟（8）中，立式球面磨床中的轉臺與工件球體連接處施加驅動力大小要控制工件球體的轉速進行分步施加從1rpm～60?rpm；夾緊部件對工件球體施加的夾緊力進行分步加載從3000N～25000N，每間隔500N。

優選的，在所述步驟（10）中，通過對步驟（9）中動力學分析，對工件球體、磨頭動力部件中的磨盤、立式球面磨床中的基礎件的變形、應力、應變、速度、加速度、作用力、力矩進行測量，對立式球面磨床的磨頭動力部件、夾緊部件及基礎件進行科學的評價，對基礎件做出合理改進，對磨頭動力部件和工件球體的轉速進行科學的設定，以適應立式球面磨床正常工作的要求，保證加工精度。

本發明的有益效果是：本發明所述的立式球面磨床的動力學分析方法，通過對球面磨床的磨頭動力部件、夾緊部件進行校驗并進行調整，能夠對球面磨的各種實際磨削工況進行分析，研究不同運動參數時，工件球體、磨頭、基礎件的應力、應變情況，從而調整運動參數及基礎件來提高球面磨床的精度和效率，提高材料的利用率，降低研發和制造成本。

附圖說明

圖1：本發明所述立式球面磨床的動力學分析方法中所述的立式球面磨床的三維模型；

圖2：本發明所述立式球面磨床的動力學分析方法中所述的立式球面磨床的三維模型中床身組件的導軌面變形量隨時間歷程變化曲線圖；