虚拟样机作为产品设计的一项新技术,对传统的产品设计方法是一次革命。通过虚拟样机技术,工程师可以采用机械系统运动仿真,在产品设计阶段发现产品设计中的潜在问题,并快速进行修改,减少了对于物理样机的依赖,这样不仅可以节省成本,缩短产品开发周期,而且可以提高产品性能,增强产品竞争力。 本论文研究课题来源于集成环境下数控机床进给系统虚拟样机的建造与实现(2001E0010Q),论文将虚拟样机技术应用于数控铣床的设计中。本文研究了特征造型、动力学分析系统和有限元分析系统之间的集成方法和技术,建造软件集成环境下的XK6420数控铣床的虚拟样机。 首先根据设计要求,运用大型三维软件Solid Edge建立了数控机床三维参数化实体模型,并通过计算机图形交换格式将所建立的几何模型导入到有限元分析软件ANSYS中和运动学分析软件ADAMS中进行动力学和运动学分析,创建了虚拟样机的软件集成平台。 在ANSYS有限元分析软件平台上,采用模态分析技术获得机床结构的模态固有频率和丰振型,从而实现对机床结构的改进和优化设计。并基于运动学和动力学仿真软件ADAMS验证分析了影响机床爬行现象的主要因素,从而实现了机床的进给系统的优化设计。对XK6420数控铣床进行了运动甲稳性分析。 采用ADAMS的运动分析技术分析了整机在各种作业工况下各主要连接件之间的作用力,为有限元分析提供边界条什:对XK6420数控铣床结构强度进行了有限元分析,得到了高应力、应变的危险区域,对该区域进行了结构优化没计,结果表明显著地改善了该部位构件的工作状况,从而保证了整机运行的可靠性。 其中的虚拟样机建造办法与有限元分析手段在共同建立的联调平台下解决复杂机械系统设计及性能仿真方而具有理论意义与实用价值。