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l 訇 化
六轴印制电路板数控钻床模态分析及结构优化
Finite elem entanalysisandstructure optim izationofa six
axisprintedcircuitboardNC drillingmachine
李 丽,肖世德,孟祥印,赵欣茹,张 扬
LlLi,XIA0 Shi.de,MENG Xiang.yin,ZHAO Xin.ru,ZHANGYang
(西南交通大学机械工程学院智能机电技术研究所,成都 610031)
摘 要 :利用Pro/ENGINEER软件建立了某型号印制电路板数控钻床的三维实体模型,然后利用
ANSYS软件对数控钻床模型进行有限元模态分析,分析出影响数控钻床模态的关键结构和参
数,并对其进行设计改进,提出了两种优化结构设计方案,对数控钻床床身原结构及两个优
化结构进行分析比较,优选出最后设计方案。结果表明优化后EOi~U电路板数控钻床的动态性
能指标和加工精度有了明显提高。
关键词:EEIBU电路板数控钻床;有限元分析;结构优化;Pro/ENGlNEER;ANSYS
中圈分类号:TH113 文献标识码 :A 文章编号:1009-0134(2014)07(上)一0125-03
Doi:10.396~l/J.issn.1009-0134.2014.07(I-).34
0 引言 表示系统的加速度向量、速度 向量、位移 向量,
印制电路板数控钻床,是一种高速、高精 ()}表示系统的激励力向量。
度、短行程、微小孔加工专用数控钻床 。近几 对数控钻床进行模态分析,得到系统的固有
年,以电脑、家 电及通讯设备等为主的电子信息 频率和振型参数。系统的固有频率和振型参数与
产品的快速发展,极大地推动 了PCB产业的发展 。 外荷载无关,再者阻尼对其影响也很小。所以,
印制电路板数控钻床作为PCB~I]工的关键工艺装 在无外荷载作用并不考虑阻尼时,其动力学微分
备,发展势头良好,拥有较为广阔的市场空间。随 方程式 (1)可简化为:
着电子产品 “轻、薄、小”的发展要求,给印制电 [M]{()}+[K]{(f)}={0) (2)
路板数控钻床加工精度提出了更严格的要求。 假设系统作简谐振动,则有:
印制电路板数控钻床的加工精度影响因素主 { )}=go}sin(~t+口) (31
要有:1)数控钻床方面,如动态特性、定位精 式中,{表示振幅向量;(1)表示角频率;
度、主轴动态精度与刚性;2)实际加工方面,如 表示初相角。
工艺参数、刀具、工装的选择等 。其中,印制电 将式 (3)代入式 (2),可得:
路板数控钻床 的动态特性是主要影响因素,对最 一 [M]{ sincot4-[K]ko}sinCOt={0) (4)
终加工精度起到了决定性作用。数控钻床在高速钻 式 (4)在任意时刻t均成立,因此式 (4)可
孔加工时产生的振动,不仅影响钻孔精度,降低数 简化为:
控钻床和刀具的使用寿命,严重时使钻孔加工无法 ( 卜CO ]){ ={0} (5)
进行。因此,需要对印制板数控钻床进行动态特性
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