機(jī)床床身結(jié)構(gòu)性能分析及優(yōu)化.pdf

1、數(shù)控機(jī)床向高速度、高精度、高效率的方向發(fā)展，必然要求機(jī)床具有較高的加工性能和較輕的重量。床身作為機(jī)床的關(guān)鍵零部件，其結(jié)構(gòu)性能直接影響機(jī)床的加工性能。
　　 結(jié)構(gòu)性能包括靜、動(dòng)態(tài)特性和熱特性，其中動(dòng)態(tài)特性的提高對(duì)降低床身振動(dòng)具有很大意義。本文研究了某立式銑床床身的結(jié)構(gòu)性能并基于模態(tài)分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　 為了研究床身的靜態(tài)特性，在CATIA中建立床身的幾何模型，利用SpaceClaim 快速簡(jiǎn)化幾何模型并導(dǎo)入ANSYS中

2、建立有限元模型。靜力分析的結(jié)果表明床身具有較高的靜剛度和強(qiáng)度，為減輕床身重量提供依據(jù)。
　　 為了克服床身靜態(tài)設(shè)計(jì)的不足，提高床身的動(dòng)態(tài)特性，在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，研究了床身的動(dòng)剛度薄弱環(huán)節(jié)。提出了利用元結(jié)構(gòu)和筋板理論修改模型，建立五種方案。通過(guò)比較后選擇具有較高固有頻率和較輕重量的方案四。在此基礎(chǔ)上研究出砂孔尺寸和筋板厚度對(duì)床身固有頻率的影響。最后獲得的方案六相比原方案重量減輕16.76％，第一階固有頻率增加35.32％。研究表

3、明選擇合適的元結(jié)構(gòu)和筋板布局可以提高結(jié)構(gòu)的固有頻率并降低重量、節(jié)省材料。
　　 為了控制床身的熱變形，研究了溫升對(duì)床身的影響。分析床身的熱源和邊界條件，建立床身溫度場(chǎng)的有限元模型并在ANSYS中求解了床身的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)，結(jié)果表明床身的溫升較小。施加靜態(tài)載荷和熱載荷對(duì)床身進(jìn)行熱-應(yīng)力耦合分析，結(jié)果表明床身的耦合變形主要來(lái)自于熱變形。對(duì)導(dǎo)軌的變形進(jìn)行分析，表明導(dǎo)軌滿足導(dǎo)向精度要求。結(jié)合床身的熱變形特點(diǎn)，提出一些降低熱變形、減小熱誤差的