机械制造专业毕业设计小型龙门加工中心基础件设计与受力分析(ANSYS模态分析).doc

第一章 概述 1.1课题研究的背景及意义 机床是现代制造技术的工作母机，在某种意义上，一个国家机床设计和制造水平的高低，决定着这个国家整个制造业水平的高低。在信息革命的推动下，现代工业技术发展迅猛。近年来，各国在信息工业，航空航天工业，军事工业，电子工业，能源工业等领域竞争日益激烈。随着这些高科技领域日益向高速、高效、精密、轻量化和自动化的方向发展，对机床的要求也越来越高。现代机床正向高速、大功率、高精度的方向发展。随着机床向高速度、大功率和高精度方向的发展，除了要求机床重量轻、成本低、使用方便和具有良好的工艺性 能以外，而着重要求机床具有愈来愈高的加工性能。而机床的加工性能又与其动态特性紧密相关。事实表明，随着机床的加工精度的不断提高，对机床动态特性的要求也愈来愈高。 多年来，由于受到理论分析和测试实验手段落后的限制，机床结构的设计计算主要沿用传统的结构强度为主的设计方法。传统设计方法主要是保证刀具和工件间具有一定的相对运动关系和满足机床几何精度要求，采用经验和类比的方法进行，设计的主要依据是静刚度和静强度，对机床的动态性能考虑较少。在利用传统方法进行机床结构的设计计算时，因为不能准确地把握机床结构与其动态特性之间量的关系，所以结构设计的结果常常是以较大的安全系数加强机床结构。这样的设计方法容易导致机床结构尺寸和重量的加大;其结果一则不能很好发挥材料的潜力，二来机床结构的动态性能也不会有根本的改进提高。所以，后来科研工作者对机床的动态特性、切削稳定性进行了大量的研究工作，最初是以实物或模型为基础，进行机床性能试验，从中发现规律，分析影响机床动态性能的主要原因，寻求解决问题的方法，处于弄清机理，说明现象的定性阶段。从二十世纪六十年代中期以来，由于计算机技术、振动理论和结构动力学理论等的发展，为机床的动态性能研究提供了坚实的理论基础和先进的测试手段，使研究进入一个全新的计算机辅助分析和优化设计的定量研究阶段，系统地建立了机床动态特性的研究理论，达到了一定的实用程度，并在不断地深化和发展。 1.2我国基础件现状 基础件是机床的重要组成部分。我的国对机械基础件在机械工业中的重要地位认识较晚，长期投入乏力，致使整个行业基础差、底子薄、实力弱。随着我国主机水平的提高，机械基础件落后于主机的瓶颈现象日益显现。近年来，虽然在技术引进、技术改造、科研开 发等方面，国家给予了一定的支持，但与当前市场需求及国外水平相比，仍有不少差距。具体表现在以下几个方面： 　　一、产品品种少，水平低，质量不稳定，早期故障率高，可靠性差。我国机械基础件产品品种、规格少，特别是高档产品差距较大，不能满足主机日益发展的需求。目前，各类主机基础件的性能指标大体相当于国外20世纪80年代水平。质量不稳定，早期故障率高，可靠性差，是基础件的致命弱点。因此，不少主机厂为提高其主机的市场竞争力，往往选择进口基础件配套。因而，国产基础件，特别是技术含量较低的产品，国内市场占有率在明显下降。虽然基础件产品出口有明显优势，但主要是劳动密集型产品，数量大，价值低，技术附加值不高。 　　二、重复建设严重，专业化程度低，形不成规模，经济效益差。机械基础件与主机相比，企业建立的初始资金和技术所需投入相对较少，因此在国家几次经济大发展时期，都增加了一批基础件生产企业。行业中已呈现大量的低水平重复建设，点多、批量小，形不成经济规模。基础件企业虽然逐渐独立于主机厂，但大多数企业本身就是“大而全”、“小而全”，专业化程度低，装备水平不高，质量不稳定，经济效益低下。例如，轴承行业哈轴、瓦轴、洛轴三家大型骨干企业年产轴承的总和还不到国外一家著名公司的50％，现在全国轴承厂已发展到1500多家。近两年来，我国已建成90多个液压件厂，年产液压件338．24万件，平均每个厂生产3．72万件，年产30万件以上的厂家只有2～3家，其主要产品为农机用中小型模数的齿轮泵。而德国力士乐公司年产各种液压件产品130万件，日本油研（株）年产60万件以上。粉末冶金制品行业，日本住友电工（株）年产粉末冶金零件2．4万t，年销售额2亿美元，人均销售额约255万元，而我国的粉末冶金制品厂人均销售额仅为7．6万元左右。工业发达国家模具企业人均产值约15万～20万美元，我国只有4万～5万元人民币。近年来，随着多种所有制共同发展政策的落实，基础件行业正经历着由分散到逐渐集中的集约化发展过程。 　　三、科研开发力量薄弱，资金投入不足，技术进步缓慢。改革开放以来，基础件各行业在20世纪70年代末、80年代初较早地引进了一批国外先进技术，但对消化吸收缺乏足够的软、硬件投入。据国外经验，引进技术与消化吸收所需资金的比例约为1∶7，而我国对此认识较晚，故使消化吸收较慢。 　　市场竞