真空電子束焊機(jī)大型工作臺(tái)精度分析研究.pdf

1、大型真空電子束焊接設(shè)備的制造在國內(nèi)還是一門新興的技術(shù),隨著近年來制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步和對(duì)加工質(zhì)量要求的不斷提高,大型電子束焊接設(shè)備的研制也越來越受到重視,同時(shí)大型設(shè)備的制造精度水平也是國家制造業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。由于電子束焊接的工作必須在真空環(huán)境中進(jìn)行,因此大型真空設(shè)備的制造有著與常規(guī)大型機(jī)械設(shè)備制造不同的特殊性。因此對(duì)大型真空電子束焊機(jī)的大型工作臺(tái)進(jìn)行精度分析,對(duì)提高大型真空電子束焊機(jī)的整機(jī)水平具有較大的工程應(yīng)用價(jià)值和實(shí)用意義。本文研

2、究的大型電子束焊機(jī)中的大型工作臺(tái)精度分析的問題不僅涉及工作臺(tái)本身,同時(shí)涉及設(shè)備工作過程中影響工作臺(tái)精度的設(shè)備其它零部件的分析。
　　本論文采用理論分析和仿真分析相結(jié)合的方法,依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、Hertz接觸理論、振動(dòng)理論和模態(tài)分析理論,研究分析了提高真空電子束焊機(jī)大型工作臺(tái)的精度的方法。研究內(nèi)容主要有:
　　(1)采用加筋結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論分析了真空箱體加筋數(shù)量對(duì)箱體結(jié)構(gòu)的影響,利用模態(tài)分析理論對(duì)箱體易變形位置進(jìn)行了研究,結(jié)合

3、有限元分析軟件ANSYS對(duì)某一型號(hào)真空電子束焊機(jī)用真空箱體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并與實(shí)際測量進(jìn)行了比。研究表明真空箱體采用合適高度和合適分布密度的加強(qiáng)筋可使真空箱體在抽真空時(shí)產(chǎn)生的變形盡可能較小,箱體的結(jié)構(gòu)性能可得到良好的改善,有利于安裝其上的運(yùn)動(dòng)部件在抽真空時(shí)獲得良好的運(yùn)動(dòng)精度。
　　(3)對(duì)大型工作臺(tái)常用材料的抗振能力和承載能力進(jìn)行了對(duì)比分析,為合理選擇工作臺(tái)材質(zhì)提供了依據(jù);對(duì)一款大型工作臺(tái)的承載能力、安裝不合理引起的平臺(tái)彈性蠕變進(jìn)

4、行了分析,得到最大變形量的位置和數(shù)據(jù),并對(duì)該工作平臺(tái)實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,找到了該平面產(chǎn)生較大變形的原因,并對(duì)其進(jìn)行了校正處理。測試分析及現(xiàn)場調(diào)試結(jié)果表明大型工作臺(tái)裝配工藝的合理性直接影響工作臺(tái)的精度及設(shè)備的整體工作精度,對(duì)于較大的變形部位,可采用反向預(yù)加載荷的方法進(jìn)行校正。
　　(3)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)理論計(jì)算得到了滿足某型號(hào)電子束焊機(jī)用滾珠絲杠的最小直徑為24mm;根據(jù)赫茲接觸理論研究了滾珠絲杠、單螺母、雙螺母、軸承的軸向接觸剛

5、度、軸向變形與螺母位置、載荷、以及支撐方式之間的關(guān)系;得到了絲杠、單螺母、雙螺母、軸承的軸向接觸剛度,并提出了提高滾珠絲杠副軸向剛度的方法,為工程用大型工作臺(tái)中滾珠絲杠副的合理選擇與設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
　　(4)應(yīng)用 ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語言建立了螺母副二維接觸模型和滾珠絲杠副的三維實(shí)體模型。通過對(duì)接觸模型的仿真分析,驗(yàn)證了應(yīng)用接觸理論分析單螺母接觸變形的正確性;通過模態(tài)分析模塊計(jì)算得到了不同支撐情況下滾珠絲杠副的固有頻率和振型,