基于ANSYSWorkbench的立式加工中心工作台动特性研究.pdf

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1、2013年4月机床与液压Apr．2013第41卷第7期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．07．049基于ANSYSWorkbench的立式加工中心工作台动特性研究冯成国，曹巨江，张磊(陕西科技大学机电工程学院，陕西西安710021)摘要：机床动力学特性是影响高速机床性能的重要因素，直接影响机床的最后加工性能，而工作台作为零件的承载体其动力学特性更不容忽视。利用三维软件SolidWorks建立5种具有不同形式加强筋的工作台模型，运用ANSYSWorkbench软件对各模型

2、进行谐响应计算从而选择最优的模型，并对最优模型进行模态分析。关键词：加工中心；工作台；动态特性；模态分析中图分类号：TG502文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)7—175—3ResearchonDynamicCharacterofMillingMachiningCentreWorktableBasedonANSYSWorkbenchFENGChengguo，CAOJujiang，ZHANGLei(CollegeofMechanical&ElectricalEngineering，ShaanxiUniversityofScience&Technol

3、ogy，Xi’anShaanxi710021，China)Abstract：Theperformanceofhigh—speedmachinetoolmainlydependsonitsdynamicbehaviorwhichdirectlyinfluencesitsfi—，nalmachiningcapability．Asworkpieceisfixedontheworktable，thedynamiccharactersoftheworktablecan'tbeignored．Fiveworktablemodelswithdifferentstiffeningr

4、ibswerebuiltbyusingSolidWorkssoftware．ThenANSYSWorkbenchsoftwarewasusedtocalculateharmonicresponseofeachmodelandtheoptimalprojectwaschosen．Modalanalysisfortheoptimalprojectwasmade．Keywords：Machiningcentre；Work—table；Dynamiccharacter；Modalanalysis随着加工中心向高速度、高精度、高柔度方向迅1000inln×500mm，可以实现

5、三轴联动。首先利用速发展，除了要求机床质量轻、成本低、使用方便和三维软件SolidWorks2008建立不同加强筋布置形式具有良好的工艺可能性外，还着重要求机床具有愈来的工作台模型，然后运用ANSYSWorkbench软件对愈高的加工性能。而机床结构动态特性是机床评定的其模型进行谐响应计算从而选择刚度最好的模型，最最重要性能指标，同时，由于在加工时，工件直接固后对最优模型进行模态分析。定在工作台面上，因此，工作台的动态特性及动刚度1工作台实体模型及有限元模型的建立对加工质量有很大的影响。目前，国内很多学者在动作者利用三维建模软件SolidWorks2008建立5种态

6、特性方面都有所研究，范月宁等对高速铣床工作不同的加强筋布置模型，如图1所示。考虑到后续有台的两种筋板布置形式进行动态特性分析，主要包括限元模型的生成，作者对实体模型进行了如下简化：固有频率及相应振型等的分析。彭文等人通过对机没有建立工作台及其装配图中的螺纹孔，没有建立圆床整机有限元模型的动力学分析，找出对整机动态性角及倒角。现对各模型说明如下：模型a采用传统的能影响最大的主振型。赵岭等人针对高速机床工作“井”字型结构，即直筋结构；模型b采用“米”字台的轻量化设计要求，采用结构仿生的方法对其筋板型布筋，即斜筋模式；模型C采用斜筋加一个圆筋；布置方式和参数进行了优化。这

7、些研究对于提升工作模型d采用双斜圆的布筋方案，另在四角加1／4圆台的工作性能有很大的意义。另外在研究方法尤其是弧；模型e采用中空的圆柱形布筋加斜筋。有限元法的进一步应用上，国内的研究还有很多，这在SolidWorks2008建模环境中，可以直接将三些为作者的研究提供了参考，为机床工作性能的提高维实体模型导入有限元分析软件ANSYSWorkbench做出了贡献。中，然后定义材料为HT300，弹性模量E=1．2×10“文中研究模型源自高速立式加工中心，其设计主Pa，泊松比P=0．25，密度P=7200kg／m。由于工轴工作转速为8000～20000r／min，工作台