大連理工大學數位化研究所
2013級研究所生
入學培訓資料
編寫日期： 2013 年 8 月
執行日期： 2013 年 9 月
目錄1. 培訓要求 1
2. 幾何模型建模 2
2.1 本章要求 2
2.2 基本任務 2
2.3 考核內容 3
3. 力學模型分析 3
3.1 本章要求 3
3.2 基本任務 3
3.3 考核內容 4
4. 約束方式等效 4
4.1 本章要求 4
4.2 基本任務 4
4.3 考核內容 5
5. 靜動熱效能有限元分析 5
5.1 本章要求 5
5.2 有限元分析基礎 5
5.2.1 基本任務 5
5.2.2 考核內容 6
5.3 靜態分析 6
5.3.1 本節要求 6
5.3.1 基本任務 6
5.3.2 考核內容 6
5.4 模態分析 7
5.4.1 本節要求 7
5.4.2 基本任務 7
5.4.3 考核內容 7
5.5 熱態分析 7
5.5.1 本節要求 7
5.5.2 基本任務 7
5.5.3 考核內容 8
6. 結構方案設計 8
6.1 本節要求 8
6.2 基本任務 8
6.3 考核內容 10
7. 床身應變試驗 10
7.1 本節要求 10
7.2 有限元分析 10
7.2.1 基本任務 10
7.2.2 考核內容 11
7.3 床身應變試驗 11
7.3.1 基本任務 11
7.3.2 考核內容 11
7.4 試驗最終考核內容 11
8. 任務彙總 12
9. 參考文獻 13
通過培訓需要達到以下要求：
（1） 熟悉並掌握工具機分類及各類工具機的主要零件、常見的工具機零件連線面形式；
（2） 掌握機械製圖的基本技巧，參照cad圖紙，運用proe軟體能夠獨立完成工具機零件的幾何建模工作；
（3） 複習並掌握工具機車、銑、鑽、鏜四種工況下切削力的求解方法，明確在計算每種工況切削力時必需的引數；
（4） 掌握工具機各支承件力學載荷求解方法，能夠獨立寫出車床床身的載荷求解公式，並能夠利用《數控工具機支承零件設計優化》軟體和matlab軟體求解支承件載荷；
（5） 熟悉工具機常見熱源，掌握熱源載荷的計算方法；
（6） 熟悉工具機常見零件連線面的等效形式，了解不同連線面等效時的效能引數並能夠完成相應引數的計算；
（7） 熟練使用ansys分析軟體，並掌握命令流的使用方法，能夠獨立完成工具機支承件的靜、動、熱效能有限元分析，並提取零件的位移、振型、固有頻率、溫度等資訊；
（8） 熟練使用hypermesh軟體optistruct模組，掌握並實現工具機零件的拓撲優化，提出工具機零件的最佳傳力路徑；
（9） 熟悉工具機零件結構方案設計過程，能夠根據拓撲優化結果畫出新的工具機零件的構型方案並進行原方案與新方案的效能對比；
（10） 了解工具機效能試驗的目的及原理，熟悉掌握應變片的使用方法、應變測試過程、試驗資料的處理方法，完成床身的應變試驗及試驗報告。
培訓基本流程：
圖 1 工具機零件培訓流程圖
通過對本章內容的學習，要求達到以下的目標：
（1） 掌握proe的使用方法，熟練運用拉伸、旋轉、陣列等命令，重點培養讀圖和繪製三維模型的能力；
（2） 掌握一般零件模型的簡化方法，掌握支承件有限元分析時模型的簡化原則。
（1） 任務1-1：建立床身的實體三維模型，最終形成乙個prt檔案。
參考資料：
附件1-1-1：床身圖紙
附件1-1-2：proe相關**資料
（2） 任務1-2：簡化床身三維模型
參考資料：
附件1-2-1：附件[9] 2012屆新生培訓資料.pdf ，p19
（1） 床身三維實體簡化模型
通過對本章內容的學習，要求達到以下的目標：
（1） 熟練掌握《數控工具機支承零件設計優化》軟體求解力學模型的使用方法；
（2） 掌握車、銑、鑽、鏜等切削工況下切削力的功率估算法和指數法方法，求解出相應的切削力；
（3） 求解出工具機支承件的受載資料。獨立完成工具機支承件力學模型的建立，掌握支承件力學模型求解方程的建立原則，根據實際結合面的形式完成有限元載荷分配；
（1） 任務2-1：採用《數控工具機支承零件設計優化》軟體，求解工具機的切削載荷。
參考資料：
附件2-1-1：附件[3]工具機數位化軟體使用者使用手冊.doc
附件2-1-2：附件[16] cka61160h力學模型計算報告.docx
（2） 任務2-2：採用《數控工具機支承零件設計優化》軟體，求解床身結合面的有限元等效載荷。
參考資料：
附件2-2-1：附件[3]工具機數位化軟體使用者使用手冊.doc
附件2-2-2：附件[16] cka61160h力學模型計算報告.docx
表 1 工具機已知引數
（3） 任務2-3：確定床身設計時的典型工況。
參考資料：
附件2-3-1：附件[3]工具機數位化軟體使用者使用手冊.doc
附件2-3-2：2013級新生培訓安排.docx—分組安排
根據實際的工具機工作狀態，選取床鞍位於左、中、右的位置為工具機的三個工況。
表 2 工況確定
圖 2 工況分配
上面三個工況的模型參見附件1-3，根據模型引數，採用《數控工具機支承零件設計優化軟體》求解載荷。其他已知引數可以參考「cw6163e已知引數.doc」。
（1） 形成力學模型求解結果文件，具體格式可參考[1]p10-18，文件內容主要包含：
切削載荷求解的過程和結果
床身與床鞍、床身與主軸箱、床身與尾座結合面的有限元載荷求解結果
通過對本章內容的學習，要求達到以下的目標：
（1） 熟悉並掌握工具機結合面的各種等效方式；
（2） 掌握等效方式中等效引數的求解方法。
（1） 任務3-1：熟悉工具機結合面的各種等效方式並確定該工具機床身的結合面等效方式。
參考資料：
附件3-1-1：[9] 2012屆新生培訓資料.pdf，p8-14
附件3-1-2：[21] 數控工具機支承件功能與效能約束.pdf
（2） 任務3-2：求解結合面等效的等效引數。
參考資料：
附件3-2-1：[9] 2012屆新生培訓資料.pdf，p12-14
附件3-2-2：[21] 數控工具機支承件功能與效能約束.pdf，p13-20
（1） 以臥式車床床身為例，形成乙個約束等效文件，內容主要包含：
說明床身採用的結合面的等效形式
結合面等效引數的求解過程和結果，主要有螺栓的預緊力、彈簧的等效剛度等
通過對本章內容的學習，要求達到以下的目標：
（1） 掌握有限元分析計算的基本過程；
（2） 掌握選擇單元型別、控制網格劃分方式和選擇網格單元尺寸的基本方法；
（3） 熟練掌握命令流的編寫方法；
（4） 掌握工具機床身的有限元靜動熱計算方法。
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