机床支承件结构设计方案优化选择.pdf

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1、造、芋装2⋯11anglat,~li．zaogongytzlmang意oell-2年。第3期机床支承件结构设计方案优化选择冰龚肖新，卢强(1．苏州工业职业技术学院，江苏苏州215104；2．苏州纽威机床设计研究院，江苏苏州215163)摘要：对机床支承件截面形状和肋板布局形式进行分析对比，以某型号立式加工中心的立柱为例，在ANSYSWorkbench平台上对其进行静力学分析及模态分析，比较不同肋板布置方案对立柱刚度及振动特性的影响，为机床支承件结构设计方案优化选择提供参考。关键词：支承件肋板ANSYSWorkbench静力学分析模态分析中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号

2、：1002—6886(2014)03—0017—05AnoptimizationselectionofstructuredesignschemeformachinetoolsupportGONGXiaoxin，LUQiangAbstract：Thereisacomparativeanalysisonsectionshapeandriblayoutformsforthemachinetoolsupport．Basedonthetypicalcolumnofverticalmachining，staticanalysisandmodalanalysisiscarriedoutont

3、heANSYSWorkbenchplatform．Differentribarrangementschemesarecompared，whichhaseffectonstiffnessandvibrationcharacteristicsofthecolumn．Itprovidesareferencefortheselectionofoptimizeddesignschemefortheribstructureofthemachinetoolsupport．Keywords：support；rib；ANSYSWorkbench；staticanalysis；modalanaly

4、sis生的变形主要是弯、扭变形。在其他条件相同时，0引言抗弯、抗扭刚度与截面惯性矩有关。同一材料截支承件是机床的基础构件，主要包括床身、立面积相等(重量相等)而形状不同时，截面惯性矩柱、横梁、工作台、箱体等。这些构件主要功能是支相差很大，合理选择截面形状可以提高支承件本承作用，即支承其它零部件，在机床切削时候，承受身刚度。着一定的重力、切削力、摩擦力、夹紧力等，其次是基1)空心截面的惯性矩比实心的大。无论是圆准作用，即保证机床在使用过程中或长期使用后，仍形、方形或矩形，都是空心截面的刚度比实心的大，能保证部件之间正确的相互位置关系和相对运动轨因此支承件应做成中空形状。在工艺条件

5、许可的情迹。支承件结构设计的合理性将直接影响机床的加况下，保持横截面不变，加大外轮廓尺寸，减小壁厚，工质量和生产效率。本文对支承件的静刚度及动态可以提高截面抗弯、抗扭刚度。特性进行理论研究，并运用ANSYSWorkbench分析2)圆形截面的抗扭刚度比方形的大，而抗弯刚布置不同形式肋板对立式加工中心立柱刚度及振动度比方形的小；同样，环形的抗扭刚度比方框形与长特性的影响，为机床支承件结构设计方案优化选择框形的大，而抗弯刚度小于后者。工字形截面梁的提供参考。抗弯刚度最大，长矩形次之，实心圆形最弱。所以承受弯矩为主的支承件的截面宜采用矩形。1支承件静刚度和动态特性理论分析3)封闭截面

6、比不封闭的截面刚度大。因此，在1．1支承件截面形状对自身刚度的影响可能的条件下，应尽量把支承件的截面设计成封闭支承件抵抗自身变形的能力称为支承件的自的框型。身刚度，支承件承受的载荷主要是弯矩和转矩，产Xian现da代izh制izao造go、ng工yi艺zhu装ang备beiI-2014年。f第3期表1布置不同形式肋对立柱刚度及振动特性的影响因此，在机床结构设计过程中，选择合理的支承件截面形状和肋板形式是改善结构静动态特性的关键环节之一。整体变形／mm0．06140．05880．05590．05590．0515一阶模态频率／Hz83．94684．81284．53983．66791

7、．17参考文献二阶模态频率／Hz102．73108．31110．23108．75116．84凌桂龙，丁金滨，温正．ANSYSWorkbench13．0从入门到精通[M]．北京：清华大学出版社，2012从静力学分析结果可以看出，从方案一到方案[2]商跃进．有限元原理与ANSYS应用指南[M]．北京：五变形量逐渐减小；从模态分析的前两阶振型结果清华大学出版社，2005表明第一阶振型为前后摆动，第二阶振型为左右摆[3]隋秀凛，高安邦．实用机床设计手册[M]．北京：机械动，固有频率大小变化略有起伏。