基于灵敏度分析的电火花机平滑枕结构设计.pdf

2015年1月
机床与液压
Jan.2015
第43卷第1期
MACHINE TOOL HYDRAULICS
Vol 43 No. 1
DOI:10.3969/j.isn.1001-3881.2015.01.024
基于灵敏度分析的电火花机平滑枕结构设计
牛兴,马平,龚乘龙,赵春明
广东エ业大学机电工程学院,广东广州510006
摘要:牛头式电火花机床的平滑枕是机床的主要运动部件,对加工精度有着重要影响。以灵敏度分析为基础,对滑枕
的结构设计参数和筋板结构分别进行了轻量化和仿生设计。基于有限元分析法,计算出不同设计参数变化时滑枕质量和刚
度的变化规律。结果表明:滑枕质量减轻了80.31kg(7.96%),最大形变量减少2.89um(12.54%),比刚度提高了
33.8%,从整体提高了机床的动静态特性
关键词;电火花机床;灵敏度分析;轻量化设计;仿生
中图分类号:TH122文献标志码
文章编号:1001-3881(2015)1-094-5
Structure Design of Ram of EDM Machine Based on Sensitivity Analysis
NIU Xing, MA Ping, GONG Chenglong, ZHAO Chunming
Faculty of Electrical and Mechanical Engineering, Guangdong University of Technology
Guangzhou Guangdong 510006, China)
Abstract: Horizontal ram is one of the main moving parts of Ngau Tau type EDM machine, which has an important influence on
machining accuracy. Based on the sensitivty analysis, the structure design parameters and the stiffened plate structure of the ram with
lightweight and bionic design were arried out respectively. Based on the finite element analysis(FEA method, the ram change rule of
ass and sti was calle whi i er de paramete change Resul show that the quality of ram is lost by 31 k
(796), the largest deformation is reduced by 2.89 Mm(12. 54%)and efficien of spec fi iness is mproved by 33.8%,
the whole, which has improved the dynamic and static characteristic of the EDM machine
Keywords: EDM machine; Sensitivity analysis; Lightweight design Bionic
0前言
展;而对于筋板的结构设计,国内丁晓红和陈五
平滑枕结构是双牛头电火花机床重要的运动部件,
等根据自适应成长法和仿生设计在有限元分析
其动静态特性将直接决定加工精度。为保证整机性的基础上提高了结构的刚度和比刚度,为筋板设计提
能,要求平滑枕具有良好的动静态刚度,因此有必要供了新的思路。
对此部分进行优化设计。而影响平滑枕动静态特性的
而以上文献均未将灵敏度分析和仿生设计方法结
主要是结构设计参数和内部筋板结构两方面因素
合起来。本文作者将对平滑枕结构设计参数和内部筋
国内针对整机零部件的结构设计主要以传统经验板采用两者相结合的方法,基于有限元分析法确定出
和灵敏度分析为主,而对结构设计尺寸的确定主要还结构最敏感的参数并对其进行了针对性的改进。
是基于经验值。在灵敏度分析方面罗辉、彭文]和1平滑枕结构
郭垒“等人已确定了质量、刚度与结构尺寸的关系,1.1平滑枕結构简介
并优化了设计参数,在轻量化方面已取得一定的进
图1为滑枕系统装配图及电火花机示意图。
专轴头调整座平滑枕
主轴头
平滑枕
床身
工作台
导轨
滑块丝杠
螺毋
底座
鞍座
(a)滑枕系统装配图
b)电火花机示意简图
图1滑枕系统装配图以及电火花机示意简图
收稿日期:2013-12-02
基金项目:广东省产学研项目(502130057)
作者简介:牛兴(1987-),男,硕士研究生,研究方向为机械设计及其自动化。E-mail:kbnx1987@163.com