PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的設計方法技術

一種PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的設計方法，將底板按其上安裝有相關部件的情況劃分為至少兩個不同的情況，對每個情況的底板采用振動測試儀測試分析與CAE仿真結合進行自由模態(tài)分析與仿真，以得到底板本身及安裝在該底板的相關部件的設計依據(jù)。本發(fā)明專利技術的方法能夠確保在進行多軸級聯(lián)結構的設計時，充分考慮到底板以及導軌滑塊、級聯(lián)形式以及結構聯(lián)接剛度與加工軸零件等對級聯(lián)結構的動態(tài)特性的影響，從而使設計得到優(yōu)化。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的設計，特別是涉及采用仿真與試驗相結合的方式進行的設計。
技術介紹
一方面，PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的動態(tài)特性對鉆機的加工精度影響大，研究PCB鉆機多軸級聯(lián)結構很有必要。底板作為級聯(lián)結構的基礎件，它的動態(tài)特性決定了級聯(lián)結構的動態(tài)特性。另外，PCB鉆機多軸級聯(lián)結構動態(tài)特性還受到導軌滑塊、級聯(lián)形式以及結構聯(lián)接剛度與加工軸零件的影響。目前，行業(yè)內在進行多軸級聯(lián)結構的設計時，未能充分考慮到級聯(lián)結構的基礎件-底板在裝配過程中動態(tài)特性的變化。同時，在導軌滑塊的選取、級聯(lián)形式及結構聯(lián)接剛度的確定以及加工軸零件的選取中，也未能充分考慮它們對級聯(lián)結構的動態(tài)特性的影響。另一方面，將仿真與試驗相結合的方法是目前科技界的主流方法。這種方法不僅成本較低，而且容易做到揭示問題的本質規(guī)律。可見，實有必要對現(xiàn)有設計手段進行改進，使得PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的設計中能夠有機地采用仿真與試驗相結合的方法，以提高動態(tài)設計能力，得到較優(yōu)的PCB鉆機多軸級聯(lián)結構。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，而提出一種PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的設計方法，能夠確保在進行多軸級聯(lián)結構的設計時，充分考慮到底板以及導軌滑塊、級聯(lián)形式以及結構聯(lián)接剛度與加工軸零件等對級聯(lián)結構的動態(tài)特性的影響，從而使設計得到優(yōu)化。本專利技術解決上述技術問題采用的技術方案包括，提出一種PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的設計方法，將底板按其上安裝有相關部件的情況劃分為至少兩個不同的情況，對每個情況的底板采用振動測試儀測試分析與CAE仿真結合進行自由模態(tài)分析與仿真，以得到底板本身及安裝在該底板的相關部件的設計依據(jù)。在本專利技術中，可以將底板按其上安裝有相關部件的情況劃分為兩個不同的情況 第一種情況為未裝配的底板，第二種情況為裝配有導軌的底板；根據(jù)第一種情況的自由模態(tài)分析與仿真的結果，直接得到底板本身的設計依據(jù)；根據(jù)第二種情況和第一種情況的自由模態(tài)分析與仿真的結果的對比，得到導軌滑塊選取的依據(jù)。在本專利技術中，可以將底板按其上安裝有相關部件的情況劃分為三個不同的情況 第一種情況為未裝配的底板，第二種情況為裝配有導軌的底板，第三種情況為多軸級聯(lián)的底板；根據(jù)第三種情況、第二種情況和第一種情況的自由模態(tài)分析與仿真的結果的對比，得到級聯(lián)形式與結構聯(lián)接剛度選取的依據(jù)。在本專利技術中，可以將底板按其上安裝有相關部件的情況劃分為四個不同的情況第一種情況為未裝配的底板，第二種情況為裝配有導軌的底板，第三種情況為多軸級聯(lián)的底板，第四種情況為安裝有主電軸的多軸級聯(lián)的底板；根據(jù)第四種情況、第三種情況、第二種情況和第一種情況的自由模態(tài)分析與仿真的結果的對比，得到加工軸零件的選取的依據(jù)。在本專利技術中，對每個情況的底板采用振動測試儀測試分析與CAE仿真結合進行自由模態(tài)分析與仿真的過程，包括以下步驟在CAD軟件建立相應情況的底板的一個三維實體模型；將相應的三維實體模型轉換導入CAE軟件中，設置定義材料參數(shù)、建立與測試一致的邊界條件；仿真得到相應底板的模態(tài)參數(shù)；采用振動測試儀對相應情況的底板進行試驗模態(tài)分析，得到試驗模態(tài)結果；以及將測試結果與仿真結果對比分析，確定相應情況的底板模態(tài)參數(shù)。在本專利技術中，采用振動測試儀對相應情況的底板進行試驗模態(tài)分析是利用一個三維試驗模型對相應情況的底板進行測試的。在本專利技術中，建立相應情況的底板的一個三維試驗模型的過程包括在該相應情況的底板上選取合適的激勵方式和布置合適的響應點，根據(jù)該相應情況的底板的形狀和布置的響應點，在軟件中通過輸入坐標的形式建立該三維試驗模型，以大概描繪出形狀和布置的響應點的輪廓。在本專利技術中，在利用該三維試驗模型對該相應情況的底板進行測試的過程中，在該相應情況的底板上的測試點的位置要與建立的該三維試驗模型上的點對應，測試的方向也要與該三維試驗模型在軟件中坐標系的方向一致。在本專利技術中，所述的利用該三維試驗模型對該相應情況的底板進行測試包括建立與仿真邊界條件一致的試驗邊界條件，用力錘激勵，采用固定激勵點，移動測試點的方法來進行測試；對各測試點的測試內容為激勵和振動加速度響應，利用模態(tài)參數(shù)估計的方法得出模態(tài)參數(shù)的測試值。在本專利技術中，所述的將測試結果與仿真結果對比分析的過程包括將仿真與測試的相應情況的底板的固有頻率和模態(tài)振型對比。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術的PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的設計方法，通過將底板按其上安裝有相關部件的情況劃分為至少兩個不同的情況，對每個情況的底板采用振動測試儀測試分析與CAE仿真結合進行自由模態(tài)分析與仿真，可以得到底板本身及安裝在該底板的相關部件的設計依據(jù)，能夠確保在進行多軸級聯(lián)結構的設計時，充分考慮到底板以及導軌滑塊、級聯(lián)形式以及結構聯(lián)接剛度與加工軸零件等對級聯(lián)結構的動態(tài)特性的影響，從而使設計得到優(yōu)化。附圖說明圖la、lb和Ic為多軸級聯(lián)PCB鉆機結構示意圖，其中，圖Ia為整體，圖Ib為一軸的組合，圖Ic為一軸的分解。圖加至加為底板模型，其中，圖加為模態(tài)測試模型，圖2b為第一種情況的底板， 圖2c為第二種情況的底板，圖2d為第三種情況的底板，圖加為第四種情況的底板。圖3為測試與仿真過程框圖。圖4為本專利技術方法實施例的流程圖。圖5為第一和第二種情況的底板的模態(tài)測試參數(shù)表。圖6為第三和第四種情況的底板的模態(tài)測試參數(shù)表。圖7為第一種情況的底板的測試與仿真結果對比。具體實施例方式以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述。請參見圖la、lb和lc，多軸級聯(lián)PCB鉆機通常包括一床身，水平地設置在床身上的、用以放置PCB板的一工作臺，相對該工作臺豎直地設置在該床身上的一橫梁以及若干的Z軸底板。Z軸底板根據(jù)其本身是否安裝有其他部件，可以劃分為幾種不同情況。大致地，一個裝配齊全的Z軸底板組件包括有一 Z軸底板，一 Z軸滑塊，一 X軸滑塊，一級聯(lián)鎖緊螺母、一主軸夾具以及一電機主軸。請參見加至2e所示的底板模型，其中，圖加為模態(tài)測試模型，圖2b為第一種情況的底板(未裝配的底板，或者說，底板本身)，圖Ic為第二種情況的底板(安裝有滑塊的底板)，圖Id為第三種情況的底板(多軸級聯(lián)底板，也就是，安裝有滑塊并且多個級聯(lián)起來的底板)，圖Ie為第四種情況的底板(安裝電主軸多軸級聯(lián)底板，也就是，安裝有滑塊、多個級聯(lián)起來的底板并且電機主軸被夾持在主軸夾具中)。請參見圖3，本專利技術的PCB鉆機多軸級聯(lián)結構的設計方法的工作原理是用有限元軟件對各種情況的底板的3D模型進行自由模態(tài)分析，得到模態(tài)參數(shù)的仿真值；用振動測試儀對各種情況的底板的三維試驗模型進行測試并進行模態(tài)分析，得到模態(tài)參數(shù)的測試值； 將該仿真值與測試值進行對比分析。該三維試驗模型的建立過程大致包括首先在實體上選取合適的激勵方式和布置合適的響應點，然后根據(jù)實體的形狀和我們布置的響應點在軟件中通過輸入坐標的形式建立三維試驗模型，大概描繪出實體的輪廓。采用該三維試驗模型輔助各種情況的底板的測試時，在各種情況的底板上測試點的位置要與建立的三維試驗模型的點對應，測試的方向也要與三維試驗模型在軟件中坐標系的方向一致，換句話說就是建立三維試驗模型后，根據(jù)模型上點的位置及其在軟件中坐標系的方向，在各種情況的底板上測試相對應的點及其方向。請參見圖4，本專利技術方法實施例的流程大致包括步驟A 采用振動測試儀測試分析與CAE仿真結合本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：宋福民，張恂，高云峰，
申請(專利權)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，深圳市大族數(shù)控科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：