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多约束状态下重载机械式主轴有限元建模及模态分析被引量：114: 2012年; 重载机械式主轴是重型数控(Computer numerical control,CNC)机床摆角铣头的关键功能部件,具有大功率、大扭矩特点,用于加工大型复杂曲面零件。其有限元建模及模态分析的准确性是主轴进一步动力学分析的基础。基于Timoshenko梁理论建立重载机械式主轴的运动方程,采用有限元法得到主轴的矩阵形式的动力学方程;在有限元软件中分别以实体单元和梁单元对主轴进行有限元建模,对轴承以Combin14弹簧单元建模,并以自由模态和实际工况约束条件下进行重载机械式主轴的模态分析;根据轴承型号计算轴承的径向刚度,作为重载主轴模态分析中弹簧单元的刚度参数;进行主轴锤击模态试验,验证重载机械式主轴多约束状态下模态分析建模及仿真结果的正确性。研究表明,把主轴考虑为Timoshenko梁单元和Beam188梁单元进行主轴有限元建模和模态分析时,结果更为准确,弹簧约束梁方式更符合实际情况。研究结果为重载机械主轴系统的进一步优化设计和精度控制提供依据。; 蔡力钢马仕明赵永胜刘志峰杨文通; 关键词：重载主轴有限元建模模态分析

可转位成型铣刀微元化几何模型的仿真研究: 2012年; 针对可转位立铣刀切削刃的非连续性，提出了对每齿每层刀片的切削刃进行微元化的方法，建立了可转位立铣刀的广义几何模型。基于可转位立铣刀的刀体特征，将刀体的三维模型展开成二维结构形式，采用平面坐标描述刀体各部分的几何参数，进而确定每齿每刃的二维微元表达。针对高铁道岔尖轨三个典型型面加工的成型铣刀，分别建立了圆柱以及非圆柱刀体的几何模型，给出了几何参数的计算公式，采用Matlab工具得到了切削刃微元的几何参数，并仿真出了道岔尖轨各部位铣刀切削刃角位置等微元相关几何参数。该方法及几何模型的建立为多层可转位成型铣刀切削力预报、仿真以及动态稳定性分析提供了新的手段和理论依据，对于提升高铁道岔尖轨加工质量和加工稳定性具有一定的理论意义。; 刘志峰卓旭蔡力钢赵永胜; 关键词：可转位刀片成型铣刀道岔尖轨

基于时域振动速度有效值的铣削稳定性研究被引量：8: 2014年; 为了提高铣削的稳定性进而提高高速铣削的加工质量,以时域响应中振动速度的有效值作为振动强度的衡量指标,提出一种稳定性判定及不稳定区间颤振强度衡量方法。分别基于强迫振动模型和自激振动模型计算振动速度有效值随转速变化的规律曲线,对比分析了两种模型下的曲线差异,判定不受颤振影响的转速区间,即稳定性区间。对于不稳定切削区间,给出衡量其颤振强度的振动速度有效值差值-转速关系曲线。通过算例与传统方法计算的对比结果验证了该方法的可行性。; 蔡力钢宋晓磊赵永胜刘志峰; 关键词：时域响应

刀柄—主轴系统联结性能有限元接触分析被引量：4: 2012年; 为提高高速加工的质量,采用有限元接触理论建立了刀柄—主轴系统的联结性能评测模型。对接触面上所有高斯积分点进行接触判定。计算任意两点间的法向距离和法向接触力,以判断是否进入接触状态;计算切向接触力以判断摩擦状态。用罚函数法将不等式形式的判定条件引入非线性有限元变分原理,采用完全New-ton-Raphson方法求解方程组。采用该模型仿真刀柄—主轴接触面的变形状况和应力分布,并用统计方法分析了拉刀力和转速对刀柄—主轴系统联结性能的影响规律。; 程强宋晓磊蔡力钢赵永胜刘志峰; 关键词：有限元分析

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国家科技重大专项(2010ZX04012-011)