本文關(guān)鍵詞：螺栓預緊序列與機床精度保持的相關(guān)性研究

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【摘要】：國產(chǎn)高檔數(shù)控機床在服役過程中普遍暴露出精度保持性差的問題,己成為制約其競爭力的瓶頸。大型/重型數(shù)控機床的床身安裝大都采用地腳螺栓分布預緊方式。其安裝后幾何精度保持性是影響機床整體性能和服役精度的關(guān)鍵。地腳螺栓組依次預緊時的螺栓間彈性相互作用與預緊后地腳螺栓蠕變松弛會導致床身幾何尺寸發(fā)生變化,使機床精度保持性降低。本文針對數(shù)控機床幾何精度難以保持的問題,開展了螺栓間彈性相互作用與螺栓蠕變松弛的研究工作。主要研究內(nèi)容包括如下方面：本文通過簡化多螺栓連接結(jié)構(gòu)為彈簧一節(jié)點模型并引入彈性交互剛度的概念,建立了適用于任意結(jié)構(gòu)的多螺栓彈性相互作用通用模型。結(jié)合基于時效硬化的冪律模型,建立了多螺栓蠕變松弛中螺栓預緊力變化通用模型。通過彈性相互作用通用模型并借助數(shù)值模擬方法,計算、分析了不同載荷水平、螺栓間距、連接件結(jié)構(gòu)對彈性相互作用影響。結(jié)果表明,螺栓間距對彈性相互作用影響顯著；載荷水平與軸向、交互剛度及彈性影響半徑無關(guān)。以螺栓預緊施工過程為研究對象,對螺栓組預緊過程進行了數(shù)值模擬與實驗,驗證了彈性相互作用通用模型,分析了彈性相互作用對螺栓組殘余預緊力分布的影響規(guī)律。結(jié)合機床地腳螺栓分布、內(nèi)埋的預緊特點,提出了基于最小安裝變形誤差和均勻殘余預緊力的地腳螺栓預緊規(guī)劃方法。設(shè)計了數(shù)控機床地腳螺栓多預緊序列,量化分析了地腳螺栓組不同預緊序列對導軌安裝面、殘余預緊力的影響。結(jié)果表明,該方法能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機床地腳螺栓預緊順序的合理規(guī)劃。慮及預緊力下降中彈性相互作用與常溫蠕變松弛的共同作用,建立模型分析了螺栓蠕變松動時蠕變力變化規(guī)律,設(shè)計了數(shù)控機床地腳螺栓蠕變模擬分析模型,量化分析了地腳螺栓長期蠕變松弛對機床幾何精度衰退的影響規(guī)律。通過9000小時的螺栓蠕變模擬,地腳螺栓預緊力松弛比重為14%,床身導軌安裝面直線度和平行度的相對衰退量分別為3.2 μm和2.4μm。結(jié)果表明,所建立的模型對大型數(shù)控機床基礎(chǔ)件的螺栓預緊優(yōu)化和幾何精度保持能力的提升具有指導意義和工程價值。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659

【參考文獻】

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本文編號：1242143