AVCP1200H立式加工中心试验模态分析.pdf

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1、AVCP1200H立式加工中心试验模态分析翁德凯程寓李奎(南京理工大学机械Z-程学院，江苏南京210094)摘要：应用锤击法对立式加工中心进行了试验模态分析，研究该机床的动态特性，获得机床低频段的固有频率、阻尼比和振型。通过对该机床各阶模态振型的分析，找到了机床结构的薄弱环节，并为进行结构优化设计提出了改进措施。关键词：锤击法动态特性模态分析中图分类号：TH113．1文献标识码：AExperimentalmodalanalysisofverticalmachinetoolAVCP1200HWENGDekai，CHENGYu，LIKui(NanjingUniversityo

2、fScienceandTechnology，Nanjing210094，CHN)Abstract：Inthispaper，themodalanalysisoftheverticalmachinetoolsismadebyusinghammer—hittingmethod．Dynamiccharacteristicsofthemachinetoolsarestudied，anditslowerordersnaturalfrequencies，damperrates，modeshapearealsoobtained．Throughanalysisofthemodalchara

3、cteristics，relativeweakerpartsofthemachinetoolarefoundandthesuggestionofstructureimprovementforthismachinetoolisgiven．Keywords：Hammer—hittingMethod；DynamicalCharacteristics；ModalAnalysis机床的动态特性将直接影响机床最后的加工性1模态试验方案及测试分析系统能，目前机床动态特性的分析和研究已成为机床设计的必要环节。建立机床的结构动力学模型对于研究机1．1试验方案床结构的动态特性、了解结构的薄弱

4、环节、对结构进行1．1．1激励方式选择优化设计及提高机床的加工精度具有重要意义。力锤激励与激振器激励相比，具有简便、经济和快目前利用有限元进行机床动态设计已经较为广捷等优点，因而这一激振方法在实际工程中得到广泛泛，但机床各结合部连接条件及其等效动力学参数、阻应用1-2]。本文试验从实际情况和该机床本身的结构尼假设、各种边界条件的近似和简化，以及近似计算带特点出发，采用力锤进行激振较为灵活方便。此外，由来的误差难以避免。随着信号测试与分析技术及计算于该机床属于中小型结构，力锤加配重后能够产生较机软硬件水平的发展，促进了试验模态分析方法在进大的冲击力，能量分散在较宽频率范围内

5、，足可以产生行工程结构动态特性研究方面的广泛应用，此方法是激励起该机床的冲击力，得到有效的高信噪比频响函综合运用线性振动理论、动态测试技术、数字信号技术数，从而获得满意效果。故本次试验选择力锤激振。处理和参数识别等手段，对现有机床的实际情况进行1．1．2测试方式选择动态试验建模，避免了有限元建模时存在的问题，故所由试验模态理论可知只需测得传递函数矩阵中的得的试验模型精度较高。一行或一列，便可将系统的模态参数得以识别[2-3]。本文利用锤击法对四川I长征机床厂设计的因此锤击激振试验一般有两种试验方法可以选择：第AVCPI200H立式加工中心进行了模态试验，得到较为一种，固定

6、敲击点移动响应点；第二种，固定响应点移准确的模态参数，通过分析各阶振型动画，发现结构的动敲击点。由于该机床的一些点不适合敲击，但很容薄弱环节，为机床的结构优化设计指出了改进方向。易测量，故本文试验采用第一种方法，且采用单点激振国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题(2009ZX04014—036)等设计与研究DesignandR测fch单点拾振。联能公司生产的LC一04A型力锤，脉冲锤最大力载为1．1．3测点布置600kN，锤头重量为300g。将立式加工中心按机械结构的大件组成自然划分为以下几个子结构：床身、墙体、工作台、十字滑座、滑枕、主轴等部件。激励点布置

7、：本次试验主要关心该机床的低频振型，故布置激振点时应该尽量选择能够将低频振型激发出来的位置。根据有限元预分析结果，该机床的低频段振动主要表现为机床上部的振动，因此选择墙体后部右上角定点作为激励点。图2试验模态分析测试系统框图图3试；测试系测试点布置：为了正确反映机床系统的实际振动测量分系统由测量装置和信号调理仪组成。测量特性，需以不遗漏模态而又尽可能简化布点数目的原装置主要用于拾取结构所受的激振信号和结构产生的则J，合理布置测试点J。响应信号。本次试验过程中，激振信号采用江苏联能图1是试验机床的测点布置线框图，各个线条交公司生