本文以國(guó)內(nèi)某重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體,、缸蓋生產(chǎn)線上16臺(tái)國(guó)產(chǎn)MDH80加工中心作 為研究對(duì)象。運(yùn)用FMECA和FTA分析法分析了這16臺(tái)加工中心在早期失效期的故障 數(shù)據(jù),。并利用可靠性分配來(lái)改進(jìn)加工中心的設(shè)計(jì)。得出的結(jié)論如下：
加工中心夾具通常具有以下特點(diǎn)：（1)加工中心具有自動(dòng)換刀的功能,，這一功能決定 了它的刀具為懸臂式,，因此在夾具上不安裝引導(dǎo)刀具的導(dǎo)向件,，如鏜模套,、鉆模板等；（2) 為了使待加工表面充分暴露在外,，要求夾具******限度開敞,，必要時(shí)可以在夾具體上銑出空 洞,，避開鉆夾頭、鏜桿等,，避免其與夾具體發(fā)生干涉,，使得可以刀具懸伸長(zhǎng)度縮短，可以 提高剛度,；（3)在工件待加工面與底面相交的時(shí)，應(yīng)在夾具上設(shè)能將工件提高一定高度的 等高元件,，以方便進(jìn)刀,，也能滿足主軸與工作臺(tái)面最小距離的要求。此外,，工件夾具不得 與機(jī)床的各元件相互干涉，安裝后的工件和夾具最高點(diǎn)不能影響主軸換刀操作,，否則會(huì)影 響效率《與通用機(jī)床相比,，加工中心所用的夾具的要求要更簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊,、剛度高、精 度高,，裝夾便利,、快速,，具有一定的柔度p61。
隨著現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)和高新技術(shù)的迅速發(fā)展,，對(duì)于機(jī)械加工行業(yè)，各種高級(jí)加工中心 不斷產(chǎn)生，許多復(fù)雜曲面的加工問(wèn)題都迎刃而解,，但隨著加工中心機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日趨 復(fù)雜，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì),、制造、使用等諸多因素導(dǎo)致器故障能造成的危害程度又大為增加,， 因而對(duì)可靠性的要求也越來(lái)越高,。在航海,、航空、航天,、核電技術(shù),、高技術(shù)兵器,、電子、 機(jī)械等現(xiàn)代許多重要的工程領(lǐng)域中,，系統(tǒng)的可靠性已成為最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一 [1~3]。 可靠性工作貫穿于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì),、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì),、生產(chǎn)制造,、試驗(yàn)與操作使用 直至退役的全壽命過(guò)程,。
故障模式,、影響及危害性分析(FMECA)是可靠性設(shè)計(jì)的一種分析方法,。其目的在于 預(yù)防和控制故障,，提高產(chǎn)品的可靠性。由于該方法比較簡(jiǎn)單,、實(shí)用,、費(fèi)用低、效果明顯 及適用于各種產(chǎn)品的全壽命周期等優(yōu)點(diǎn),，得到了工程界的廣泛重視,。
本章介紹加工中心FMECA軟件設(shè)計(jì)的甚本思想，首先,，介紹了軟件的基本功能,， 進(jìn)而分兩個(gè)方面進(jìn)行了功能分析,。從安全設(shè)計(jì)和主要功能設(shè)計(jì)的角度介紹了軟件的功能 設(shè)置。最后介紹了軟件的安裝過(guò)程,，界面的設(shè)計(jì)狀況,，以及菜單功能的設(shè)置情況。
本節(jié)通過(guò)對(duì)SEB170角接觸球軸承的有限元模型的改進(jìn),、溫度場(chǎng)的分析，得出了 其溫度場(chǎng)分布的結(jié)果,，為接下來(lái)對(duì)機(jī)床主軸溫度場(chǎng)的分析提供了依據(jù),。
本刀庫(kù)程序開發(fā)完成后,，已經(jīng)在PYA系列精工加工中心上應(yīng)用，達(dá)到了合作開發(fā)設(shè)計(jì)的目的,，換刀速度與國(guó)外同類高速加工中心產(chǎn)品的水平相當(dāng)，其性能可靠,，換刀過(guò)程平穩(wěn),，換刀過(guò)程無(wú)過(guò)沖，運(yùn)動(dòng)平衡無(wú)沖擊,，該系列非標(biāo)高速加工中心的加工速度有了很大的提高，提升了國(guó)產(chǎn)化率和自主開發(fā)的能力指數(shù),，降低了生產(chǎn)成本,，對(duì)加工中心刀庫(kù)設(shè)計(jì)有一定參考價(jià)值，值得推廣
( 1) 對(duì)焊接橫梁的初始模型進(jìn)行了靜力學(xué)分析討論了在自重作用下,， 滑座沿 Y 向左右移動(dòng)和滑枕沿Z 向上下移動(dòng)時(shí)， 刀頭的變形情況; 模態(tài)分析過(guò)程中,，獲取了前6 階固有頻率 靜力學(xué)分析結(jié)果作為拓?fù)鋬?yōu)化的依據(jù)( 2) 在調(diào)整內(nèi)部筋板時(shí),， 基于動(dòng)力優(yōu)化以提高固有頻率為目標(biāo)， 獲取了影響低階固有頻率的區(qū)域,， 并通過(guò)筋板對(duì)橫梁進(jìn)行了加強(qiáng); 在結(jié)構(gòu)減重時(shí)， 以最小柔度為目標(biāo) 同時(shí)約束了體積分?jǐn)?shù)和前幾階固有頻率的下限值,， 實(shí)現(xiàn)了******剛度的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)( 3) 對(duì)橫梁進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì) 基于拓?fù)鋬?yōu)化模型,， 調(diào)整橫梁筋板布置， 完成******剛度的設(shè)計(jì),， 同時(shí)降低了橫梁自重 優(yōu)化后， 橫梁重量減輕 11． 5%,， 綜合性能得到了明顯的改善
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基于有限元分析理論 利用 ＡＮＳＹＳ軟件對(duì)加工中心整機(jī)三維模型進(jìn)行了有限元振型分析 得到了加工中心的振型變化明顯區(qū)域 為模態(tài)試驗(yàn)的激勵(lì)點(diǎn)與響應(yīng)點(diǎn)的布置提供了依據(jù) 結(jié)合激勵(lì)點(diǎn)及響應(yīng)點(diǎn)的布置原則 根據(jù)有限元分析所確定的振型分析結(jié)果 從中選出各部件的代表性測(cè)點(diǎn) 得到有限傳感器數(shù)量下合適的激勵(lì)點(diǎn)以及響應(yīng)點(diǎn)的布置方案 并成功獲取加工中心主要部件的各階模態(tài) 驗(yàn)證了激勵(lì)點(diǎn)與響應(yīng)點(diǎn)布置方案的有效性