(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210807879.5 (22)申请日 2022.07.11 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114880816 A (43)申请公布日 2022.08.09 (73)专利权人 北京精雕科技 集团有限公司 地址 102308 北京市门头沟区石龙工业区 永安路10号 (72)发明人 焦龙飞　王冰旭　甄宜超　王岱　 于洋　蔚飞　 (74)专利代理 机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 专利代理师 张晓霞 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 1081708 84 A,2018.0 6.15 CN 111666701 A,2020.09.15 CN 112487673 A,2021.0 3.12 WO 20202 28025 A1,2020.1 1.19 CN 102063548 A,201 1.05.18 审查员 白桦 (54)发明名称 机床动力学分析模型建模 方法、 装置及电子 设备 (57)摘要 本申请涉及机床设计领域， 提供一种机床动 力学分析模型建模方法、 装置及电子设备。 所述 方法包括： 根据机床结构 件的自由模态参数得到 结构件分析模 型； 根据所述结构 件分析模型和机 床结合部的约束模态参数得到结合部分析模型； 根据机床整机的约束模态参数得到机床地脚与 地面结合部的分析模型； 根据机床进给系统的约 束模态参数得到机床移动部件处于不同位置的 分析模型； 根据所述结构件分析模型、 所述结合 部分析模型、 所述地脚与地面结合部的分析模型 和所述移动部件处于不同位置的分析模型得到 机床动力学分析模型。 本申请实施例提供的机床 动力学分析模型建模方法可以令得到机床动力 学分析模型 更准确， 为机床设计提供有效参 考。 权利要求书3页 说明书13页 附图5页 CN 114880816 B 2022.09.20 CN 114880816 B 1.一种机床动力学分析模型建模方法， 其特 征在于， 包括： 根据机床结构件的自由模态参数 得到结构件分析模型； 根据所述结构件分析模型和机床结合部的约束模态参数 得到结合部分析模型； 根据机床整机的约束模态参数 得到机床地脚与地 面结合部的分析模型； 根据机床进给系统的约束模态参数 得到机床移动部件处于不同位置的分析模型； 根据所述结构件分析模型、 所述结合部分析模型、 所述地脚与地面结合部的分析模型 和所述移动部件处于不同位置的分析模型 得到机床动力学分析模型； 其中， 所述自由模态参数为在 自由边界条件下进行自由模态测试得到的模态参数； 所 述约束模态参数为在实际安装条件下进行约束模态测试 得到的模态参数； 所述根据 所述结构件分析模型和机床结合部的约束模态参数得到结合部分析模型， 包 括： 基于所述结构件分析模型对所述机床结合部进行等效建模， 得到所述机床结合部的动 力学模型； 根据结合部试验模态参数和结合部计算模态参数， 修正所述机床结合部的动力学模 型， 得到结合部分析模型； 其中， 所述结合部试验模态参数为对所述机床结合部进行试验测定得到的约束模态参 数； 所述结合部计算模态参数为对所述机床结合部进行仿真测定得到的约束模态参数。 2.根据权利要求1所述的机床动力学分析模型建模方法， 其特征在于， 所述根据机床结 构件的自由模态参数 得到结构件分析模型， 包括： 根据结构件试验模态参数和结构件计算模态参数， 修正所述机床结构件的动力学模 型， 得到结构件分析模型； 其中， 所述结构件试验模态参数为对所述机床结构件进行试验测定得到的自由模态参 数； 所述结构件计算模态参数为对所述机床结构件进行仿真测定得到的自由模态参数； 所 述机床结构件的动力学模型根据所述机床结构件的材 料参数及几何模型构建得到 。 3.根据权利要求2所述的机床动力学分析模型建模方法， 其特征在于， 所述根据 结构件 试验模态参数和结构件计算模态参数， 修正所述机床结构件的动力学模型， 得到结构件分 析模型， 包括： 将所述机床结构件的动力学模型中的当前材料参数设置为预设初始参数， 并获取当前 材料参数对应的当前 结构件计算模态参数； 在当前结构件计算模态参数与所述结构件试验模态参数的误差大于或等于误差阈值 时， 调整当前材料参数并重新获取当前结构件计算模态参数， 直至当前结构件计算模态参 数与所述结构件试验 模态参数的误差小于误差阈值后， 得到所述结构件分析模型。 4.根据权利要求3所述的机床动力学分析模型建模方法， 其特 征在于， 所述材料参数包括： 弹性模量、 泊松比和材料密度； 所述模态参数包括： 模态频率、 模态 振型和模态质量； 所述在当前结构件计算模态参数与所述结构件试验模态参数的误差大于或等于误差 阈值时， 调整当前 材料参数， 包括： 在当前模态质量误差大于或等于质量误差阈值 时， 调整所述材料密度； 其中， 当前模态 质量误差为当前结构件计算模态参数中的模态质量与所述结构件试验模态参数中的模态权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114880816 B 2质量之间的误差； 在当前模态频率误差大于或等于频率误差 阈值时， 或在当前模态振型误差大于或等于 振型误差阈值时， 调整 所述弹性模量和所述泊松比； 其中， 当前模态频率误差为当前结构件 计算模态参数中的模态频率与所述结构件试验模态参数中的模态频率之间的误差； 当前模 态振型误差为当前结构件计算模态参数中的模态振型与所述结构件试验模态参数中的模 态振型之间的误差 。 5.根据权利要求1所述的机床动力学分析模型建模方法， 其特 征在于， 所述机床结合部包括： 活动结合部和固定结合部； 其中， 所述活动结合部包括： 导轨滑 块结合部、 滚珠丝杠结合部和滚动轴承结合部； 所述固定结合部包括： 螺钉结合部； 当所述机床结合部为所述活动结合部时， 所述根据 结合部试验模态参数和结合部计算 模态参数， 修 正所述机床结合部的动力学模型， 得到结合部分析模型， 包括： 确定所述活动结合部的当前动力学参数； 基于所述活动结合部的动力学模型和当前动力学参数对所述活动结合部进行仿真测 定， 得到当前活动结合部计算模态参数； 在所述活动结合部的结合部试验模态参数与当前活动结合部计算模态参数之间的误 差大于或等于误差阈值时， 调整当前动力学参数并重新获取当前活动结合部计算模态参 数， 直至所述活动结合部的结合部试验模态参数与当前活动结合部计算模态参数之 间的误 差小于误差阈值后， 得到所述活动结合部的分析模型。 6.根据权利要求5所述的机床动力学分析模型建模方法， 其特 征在于， 当所述机床结合部为所述固定结合部时， 所述根据 结合部试验模态参数和结合部计算 模态参数， 修 正所述机床结合部的动力学模型， 得到结合部分析模型， 包括： 根据所述固定结合部的动力学模型获取所述固定结合部的当前等效接触刚度和当前 等效阻尼系数； 基于所述固定结合部的动力学模型、 当前等效接触刚度和当前等效阻尼系数对所述固 定结合部进行仿真测定， 得到当前固定结合部计算模态参数； 在所述固定结合部的结合部试验模态参数与当前固定结合部计算模态参数之间的误 差大于或等于误差阈值时， 调整当前等效接触刚度和当前等效阻尼系数并重新获取当前固 定结合部计算模态参数， 直至所述固定结合部的结合部试验模态参数与当前固定结合部计 算模态参数之间的误差小于误差阈值后， 得到所述固定结合部的分析模型。 7.根据权利要求1所述的机床动力学分析模型建模方法， 其特征在于， 所述根据机床整 机约束模态参数 得到机床地脚与地 面结合部的分析模型， 包括： 对实际安装条件下的机床进行 试验测定， 得到所述机床整机的约束模态参数； 基于所述机床整机的约束模态参数进行模态分离， 得到所述机床地脚与地面结合部的 约束模态参数； 根据所述机床地脚与地面结合部的约束模态参数进行参数识别， 得到所述机床地脚与 地面结合部的模态刚度和模态阻尼； 根据所述机床地脚与地面结合部的模态刚度和模态阻尼构建所述机床地脚与地面结 合部的分析模型。 8.一种机床动力学分析模型建模 装置， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114880816 B 3