大型龙门铣床主轴滑枕结构有限元分析

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1、!大型龙门铣床主轴滑枕结构有限元分析!!!"向家伟#王#荣#徐晋勇#冯建国（!桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林$!%&&!；"桂林机床股份有限公司，广西桂林$!%&&%）摘#要：主轴滑枕是机床中一种必不可少的通用零部件，亦是影响机床工作性能的薄弱环节。运用有限元分析方法进行工作状态下滑枕静变形分析和热’结构耦合变形分析，研究大型龙门铣床主轴滑枕结构变形规律，给出了定性和定量的分析结论，为滑枕结构优化设计提供理论依据和指导。关键词：主轴滑枕#有限元分析#变形分析#改进措施!"#$%"$#&’()*)

2、"+,’+-+*".*&’/0)012!3)*4’+5&-21#6+’!%&’+8)’’)*79’&*+#!!!"()*+,-./01.，2*+,3456，(7-.58456，9:+,-./56;4（!<=>44?4@A1=>/5BC45.=:56.511C.56，,;.?.575.D1CE.B84@:?1=BC45.=F1=>54?468，,;.?.5$!%&&!，GH+；",;.?.5A/=>.51F44?G4IJBKI，,;.?.5$!%&&%，GH+）!"#$%&’$：

3、.EB>151=1EE/C8/5K6151C/?=4ML4515BE4@M/=>.51B44?E，0>.=>.E/?E4B>101/N?.5N0.B>@C1O;15B@/.?;C1EI9.5.B11?1M15B/5/?8E.EM1B>4K.E1ML4?81KB4/5/?8P1B>1EB/B.=K1@4CM/B.454@C/M;5K1C04CN.56=45K.B.45E/5KB>1K1@4CM/B.454@B>1CM/?’EBC;=B;C/?=4;L?.56IF>1C1@4C1，B>1EBC;=B;C/?

4、K1@4CM/B.45LC.5=.L?14@EL.5K?1C/M@4C?/C61’E=/?1M.??.56L?/51C.EEB;K.1K/5KE4M1O;/?.B/B.D1/5KO;/5B.B/B.D1C1E;?BE/C16.D15I)BLC4D.K1EB>14C1B.=/?Q/E.E/5K6;.K/5=1@4CEBC;=B;C/?4LB.M.P/B.45K1E.654@C/MI()*+,%-#：

5、MLC4D1M15BA1/E;C1E本文运用有限元分析方法研究大型龙门铣床关键和计算成本。通常可采用三维G*R软件建立待分析薄弱部件———主轴滑枕结构变形规律，给出了定性分结构的三维实体模型，然后通过初始图形交换规范析结论和结构改进措施，为滑枕结构进一步优化设计（)5.B./?,C/L>.=E:Z=>/561

6、件加工面的性能，同时也对主轴起支承作用，增强了镗削时的刚性，能够进一步扩大机床的使用范围。然而，滑枕结构自身也是影响精度进一步提高的薄弱环节。龙门铣床主轴滑块如图%所示。该滑枕工作状态为：伸出滑座%&&&MM，使用直径S&&MM的刀盘，承受切削转矩%$T$+M，环境温度%$U，电动机与传动箱发热的温升为!&U。滑枕材料为球墨铸铁VFW&&’X*。图示结构在热’结构耦合作用下，达不到设计精度要求：加工时主轴滑枕变形量小于&Y&%MM。./滑枕有限元模型建立有限元模型建立的好坏关系到分析计算的准确性!国家自

7、然科学基金资助项目（$&[&$&S[），广西青年基金资助项目（桂科青&[XS&[S）·#!"·上不能成功。因此，使用较多的利用有限元分析软件%方向移动，同时该计算模型考虑重力作用。本身的建模功能，忽略细节信息，获得具有几何近似性!"结果分析的求解模型。本研究采用$%&’&软件，利用点、线、面、体的模型生成方法，编写求解命令流文件，生成滑!&#"动静法变形分析枕模型并求解。图2)所示为变形图，最大变形为6@63!77。图按照实际尺寸建立有限元分析实体模型如图()2*所示为滑块上应力分布状况，应力求解结果十

8、分所示，网格剖分如图(*所示。运用动静法进行结构静小，最大值为3(@0AB)，远远小于球墨铸铁CD066>力学分析采用&+,-.!/单元，划分单元数目0"1212$强度极限!66AB)，整体安全状态良好，结构强度个。足够。［3］目前，解决大型设计多依据静动态设计法，通然而，滑枕主轴为弯扭组合变形，最大值超过过动载系数!来保证设计的可靠性。故本文在用$%46@6377。由图2)可知，变形最大的位置在滑枕上下&’&进行静力学分析时对原始测量力乘