高速龙门加工中心立柱静态设计与动特性分析.pdf

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1、现Ma代nuf制actu造ring、&工Pr艺oce装ssE备qu~mentI●zols．~第。期’高速龙门加工中心立柱静态设计与动特性分析术刘传进，郭永海(1．南通国盛机电集团有限公司，江苏南通226002；2．江苏省经济和信息化研究院，江苏南京210003)摘要：立柱静动态特性对机床整机的性能有很大影响，基于有限元设计高速龙门加工中心立柱结构，为保证机床的动态特性，在ANSYSWorkbench软件中建立立柱的有限元模型，并分析立柱两种工况的受力，然后对其进行静力学、模态和谐响应性能分析。仿真结果表明：两种工况下立柱的静

2、态刚度和强度、振动特性均能满足设计指标；谐响应分析找出了立柱在激振频率作用下的共振频率。验证了立柱结构设计的合理性，并为有效避开共振频率，实现高速龙门镗铣床的高速度、高精密切削加工提供了理论依据。关键词：ANSYSWorkbench立柱静动特性有限元分析中图分类号：TH16；TG502文献标识码：A文章编号：1002—6886(2015)04—0001—05Staticdesignofcolumninhigh——speedgantrymachiningcenteranditsdynamiccharacteristicsana

3、lysisL1UChuanjin，GUOYonghaiAbstract：Thestaticanddynamiccharacteristicsofcolumnhavegreatinfluenceonmachinetool’Sperformance．Ahigh—speedgantrymachiningcentercolumnwasdesignedbasedonfiniteelement．Inordertoensurethestaticanddynamicchar—acteristicsofthemachinetoolandwor

4、k—piecemachiningprecision，afiniteelementmodelofcolumnwassetupapplyingANSYSWorkbenchsoftware，thestressofthecolumnundertwokindsoftypicalworkingconditionswasanalyzed，thenitsstatic，modalandharmonicresponseperformanceanalysiswascarriedout．Thesimulationresultsshowthatthe

5、staticstiff-nessandstrengthaswellasvibrationcharacteristicsofthecolumnundertwodifferentworkingconditionscansatisfythede-signindex．Throughharmonicresponseanalysis，thecolumn’Sresonance~equencywasworkedout．Theresultverifiestherationalityofthecolumnstructuredesign，whic

6、hprovidestheoreticalbaseforfurtherresearchonhowtoavoidresonancevi—bration~equency，andtOrealizehighspeed，highprecisioncuttingprocessingofgantrymachiningcenter．Keywords：ANSYSWorkbench；column；staticanddynamiccharacteristics；finiteelementanalysis进行静动态特性仿真分析，具有非常重要的意义。0

7、引言本文以某型号数控龙门镗铣床的左立柱结构为数控机床一般由多个机械部件组成，所以整机研究对象，采用ANSYSWorkbench软件Ⅲ3建立了三的静动态特性及加工性能往往与关键零部件的设计维建模，并对其进行了静变形量、应力、模态频率、谐可靠性和静动态特性有着密切的关系⋯。数控龙响应特性仿真分析，结合预先给定的设计指标，检验门镗铣床为双立柱结构，立柱是加工中心中最关键立柱结构设计的合理程度，为立柱结构的设计提供的受力构件，它起着连接床身和支撑横梁、滑座、滑一定了的理论参考依据。枕等部件的作用。在机床工作过程中，立柱不仅受1立柱结

8、构静态设计到所支撑部件的压力，同时还受到一定的弯曲力矩的作用。立柱的静动态特性直接影响着机床整机的1．1立柱结构设计工作性能和工件的加工质量_2j，为了保证数控龙门立柱的基本尺寸大小为：长1000mm，宽735镗铣床具有较好的静动态特性以及工件的加工精mm，高2300mm，壁厚为25mm，