第6期 2017年6月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)06009304
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 06. 024
No.6 Jun.2017
某型号加工中心整机模态的分析测试及预测评价来型
闫文飞，米洁，王福乾
（北京信息科技大学机电工程学院，北京
100192）
摘要：为了准确、有效、快速地获取某型号加工中心整机的固有频率和振型，结合改进弹黄刚度法与
虚拟材料法对某加工中心关键结合面进行了
析法获得了该加
阶深药
点位置、采样频率、边界条件等试验态分析与模态测试的结果
簧刷度法与虚拟材料法比单独使用弹
根据机床实际：
况确定边界条件，
定了该加工中心的有限元模型。采用有限元分
为指导，确定模态测试的布点密度、测
中心进行模态测试，通过比照模分析结果表明：使用改进的弹
材料法能够更加准确地拟合试验结采。最后，
以模态仿真结果为依据对机床动态特性进行评价，为后续建主机
、准确的特征参数提取方法
床适应性评价体系提供了可行、
关键词：加工中心；模态分析；模态测试；动态特性评价
中图分类号：TH122：TG506
文献标识码：A
The Modal Analysis, Test, Prediction and Evaluation of a Certain Type of NCPC
YAN Wen-fei, MI Jie, WANG Fu-qian
( Mechanical Electrical Engineering School, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100192,China)
Abstract : In order to obtain the natural frequencies and vibration modes of a certain type of machining cen ter. Combining the improved spring stiffness method and the virtual material method, the model of key bind ing surfaces of the machining center is processed and the finite element model of the machining center is es tablished. The first four order modal parameters are respectively obtained by the finite element analysis. Based on the analysis results, the parameters of the modal test are determined, such as distribution density, measuring points, sampling frequency and boundary conditions etc. The modal test is carried out by using the SIMO hammering method and the more accurate simulation model is modified by comparing the results of modal analysis and modal test. The results shows the method can more accurately fit the test results than the spring stiffness method and the virtual material method. Finally, the boundary conditions are determined according to the actual working conditions of the machine tool, the dynamic characteristics of the machine tool are evaluated basing on the modal simulation results. It provides a feasible and accurate method to ex-
tract the characteristic parameters of the machine tool adaptability evaluation system. Key words; machining center; modal analysis; modal test;modal prediction
0
引言
机床由许多零部件组成，零部件之间的连接方式多种多样。如螺栓紧固连接、平面导轨和滚动导轨的滑动连接以及转子支撑连接等等1]，这些连接便构成了结合面。据统计，机床静刚度的(30~50)%源自结合面的刚度特性，且总阻尼值的90%以上来源于结合面[]。
因
此，如何快速获取结合面参数是模态分析过程的重中之重。在机床领域，常采用有限元及试验模态分析相结合的方法，即采用试验模态参数修正有限元模型，以获得精确、有效的虚拟样机36)。另外建立较为合理的有限
收稿日期：20160907；修回日期：20161014
元模型，也有助于设计师在设计或试制阶段对机床动态特性进行有效评估[7]。所以，模态分析的重点是如何建立准确、有效、合理的有限元模型
首先，本文采取一种改进的弹簧刚度法与虚拟材科法相结合的方法对某加工中心关键结合面进行了处理，建立了该加工中心的有限元模型。然后，分别采用改进的弹簧刚度-虚拟材料法、弹簧刚度法、虚拟材料法对机床进行了模态分析；并采用SIMO锤击法进行了模态测试。比照模态分析与模态测试的结果，表明使用改进的弹簧刚度法与虚拟材料法比单独使用弹簧刚度法及虚拟材料法能够更加准确地拟合试验结果，
*基金项目：国家科技部04重大专项：“中小型航空发动机零件铣车加工单元研制"（2013ZX0400-1061）
作者筒介：月文飞（1990—），男，甘肃天水人，北京信息科技大学预土研究生，研究方向为机械设计及数字化设计，（E-mail）yanwenfei1028@163
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