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随着装备制造行业的高速发展,精密机械装备对金属型材的直线度要求日益提高。精密矫直机作为高精度高效率的金属型材矫直机床,对提高型材的直线精度、缩短加工周期和降低生产成本有重要意义。作为矫直机床的核心功能部件,精密矫直机执行单元的机械性能是影响金属型材矫直精度的关键因素,为满足高精高效的金属型材矫直要求,必须针对精密矫直机执行单元的静动态性能进行研究分析。 本文对比分析国内外精密矫直原理和矫直设备的研究现状,并针对矫直机静动态特性的研究现状进行总结,以自主研发的精密矫直机床为研究对象,对其执行单元关键部件——压头部件、夹头部件和跨距部件分别进行结构设计方案分析,并进行有限元建模和静动态性能分析。通过静动态特性分析验证精密矫直机执行单元关键部件结构设计满足要求,设计性能测试实验方案验证执行单元关键部件的仿真分析结果。 本文采用三维造型软件 SOLIDWORKS对精密矫直机床的执行单元关键部件进行结构方案设计并建立其三维模型,利用ANSYS WORKBENCH对精密矫直机关键部件进行静态特性分析,得到其相应的变形图和应力云图;并通过对精密矫直机关键部件进行模态分析得到相应振型图和部件的固有频率。研究精密矫直机执行单元关键部件的变形图和应力云图,分析其最大变形和应力集中部位,仿真结果表明执行单元关键部件的结构刚度满足机械性能要求;通过研究各关键部件的振型图和固有频率可知,执行单元各关键部件固有频率较高,可以有效避免发生共振现象,结构强度满足机械性能的要求。最后进行精密矫直机执行单元关键部件的性能测试实验,设计实验方案,在线测试精密矫直机执行单元关键部件的固有频率,结合实验数据与模态分析的结果进行综合分析,从而验证所设计结构方案的合理性。