数控转塔冲床转盘振动分析和结构改进.pdfVIP

2014年 1月 机械设计与制造工程 Jan．2014 第43卷 第 1期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．43No．1 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．01．010 数控转塔冲床转盘振动分析和结构改进 张 晶，郭 伟 ，陈 健 ，吴越强 (扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州 225127) 摘要：数控转塔冲床转盘是冲床的核心部件 ，转盘在旋转和冲裁周期作用力的作用下，产生旋转 振动和纵向振动。以转盘为研究对象，建立转盘旋转振动模型，分析转盘在旋转过程 中偏心距、 阻尼比等对振动的影响，利用ANSYS软件进行谐响应分析，找出转盘的薄弱环境，并针对转盘的 振动提 出两种改进方案，对改进结构进行分析和对比。 关键词：转塔冲床 ；旋转振动；纵向振动；谐响应分析；结构优化 中图分类号：TH122 文献标识码：B 文章编号：2095—509X(2014)O1—0038—04 数控转塔冲床的转盘是大型的旋转铸件，不平 进行分析和改进。 衡惯性力是旋转机械产生振动的根本原因，转盘若 有偏心质量和位置误差 (因材质不均匀、加工误 1 转盘旋转振动分析 差、装配误差等造成)必然会产生离心惯性力 。 图1所示的上转盘模型，在轴的端部有一质量 当转轴的转速达到一定值时，使转盘产生旋转振 分布不均的转盘，其质量为m，质心是 G，偏心距为 动 ¨，由于上下转盘不在同一个轴上，两个转盘偏 e，回转中心是0，几何中心是 0。假定转轴的质量 心质量和位置不同，因此当上下转盘同时旋转时， 忽略不计 』，它的横向刚度为k，支撑是绝对刚度 由于上下转盘的振动不一致，导致上转盘的凸模与 的，认为系统的阻尼是黏性阻尼，阻尼系数为 r，且 下转盘的凹模不能很好配合，严重影响了冲裁、拉 忽略转盘和轴的自重影响 。 伸的精度。针对这种情况，本文对转盘的旋转振动 当轴以09角速度转动时，则系统 ，Y轴方向的 (a)转盘等视 图 (b)转盘俯视图 图1 上转盘模型 振动方程式为： 互+2n +∞2 =eo3COS(tot) (3) ， +rfi+kxx=meo)cos(wt、 (1) 对式 (3)进行求解 ，其通解可以表示为： m +ryy’+ky=meo)sin(tot) (2) = 1(t)+ 2(t) y 令 ／m= ：，rx／m=2n，带人式(1)得 式中： (t)代表阻尼系统的自由振动，这是一个 收稿 日期：2013—10—21 作者简介：张晶(1988一)，女，江苏扬州人，扬州大学硕士研究生，主要研究方向为机械设计制造技术。 · 38 · 2014年第 1期 张 晶：数控转塔冲床转盘振动分析和结构改进 衰减振动，只在开始振动后的某一较短时间内有意 表 1 转盘参数表 义，当仅研究受迫振动中持续的等幅振动时，可以 参数 数值 略去 。(t) ； (t)表示阻尼系统的受迫振动，它 转盘质量／kg 的频率与激振频率相同。因此，可设式 (1)的特解 转速 ／(r·mi