目前叶片数控磨床已经成为发动机叶片精密加工的关键设备,相对于一般的数控机床,多轴的叶片抛磨机具有运动自由度多、性能要求高,结构复杂的特点,为了抛磨出满足精度要求的叶片,对机床自身的静、动态特性有很高的要求。因此,根据抛磨机的自身结构特点和技术要求,在机床设计阶段就对机床进行静态、动态性能的分析,对结构进行优化设计十分有意义。 本文结合中国航空第一集团的创新基金项目——发动机叶片数控磨抛技术研究(CX03007),对多轴叶片磨床进行结构设计,并对设计出的机床的立柱和底座进行了静、动态性能分析,并对机床传动部件同步带啮合传动中的刚度进行了研究。 首先,充分调查国外现有的数控磨床结构,确定机床的最佳结构形式及主要结构参数;对磨抛机床的坐标数、磨抛机床的运动链、机床的运动范围、机床的运动速度和加速度的确定等多方面进行了设计和论证。 然后,运用大型CAD软件Unigraphic,建立了机床立柱、底座的三维模型,利用UG与ANSYS软件的接口导入ANSYS中建立有限元模型。在大型有限元分析软件ANSYS的平台上,对立柱和底座进行静力学分析,得到静态载荷作用下结构的节点应力云图和变形云图。 接着,对立柱和底座的动态特性进行了有限元分析。通过模态分析,得到立柱和底座的前几阶固有频率和振型。为了提高结构抗振性,以提高一阶固有频率为目的,对设计出的结构进行了改进设计,大大改善了机床的动态性能。通过立柱的谐响应分析,计算出立柱在几种频率下的响应并得到一些响应值对频率的变化曲线,进而得到峰值响应并可以查看峰值频率对应的变形大小和应力值。 最后,为了验证同步带传动的精确度,本文对机床传动部件T型同步带啮合传动进行接触非线性分析,获得了一定扭矩条件下带齿的变形以及接触应力的分布和最大应力值,同时得到带齿的变形大小和传动角度的误差随载荷大小变化的规律。