基于Workbench静刚度分析的DVG850立柱优化设计.pdf

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1、2011年1月机床与液压Jan．2011第39卷第1期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．01．018基于Workbench静刚度分析的DVG850立柱优化设计张功学，张宁宁，吕玉清(1．陕西科技大学机电工程学院，陕西西安710021；2．宁夏中卫大河机床有限责任公司，宁夏中卫755000)摘要：采用Workbench有限元分析软件对DVG850高速立式加工中心的立柱进行静刚度分析，并对立柱壁厚、筋的高

2、度以及立柱顶部开口大小进行优化。结果表明：立柱壁厚是影响立柱整体静刚度的主要因素；将立柱壁厚增加10mm，立柱筋高度增加15mln，立柱顶部开口减小25mm，在立柱的总质量增加28．3％的情况下，立柱的刚度能够满足设计要求。关键词：静刚度；立柱；有限元中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)1—062—4OptimizationDesignoftheVerticalColumnofDVG850BasedonStatic砒dityAnalysisofWorkben

3、chZHANGGongxue，ZHANGNingning，LVYuqing(1．InstituteofMechanicalandElectricalEngineering．ShaanxiUniversityofScienceandTechnology。Xi’allShaanxi710021，China；2．NingxiaZhongweiDaheMachineToolCo．，Ltd．，ZhongweiNingxia755000，China)Abstract：Thestaticrigidityofve

4、rticalcolumnofDVC-850high—speedverticaltypemachiningcentrewasanalyzedadoptingfinitede-rnentanalysissoftwareWorkbench．Theparameters，includingthewalthicknessofve~calcolumn，thebarheightandopeningdeeeontopofverticalcolumn，wereoptimized．Theresultsshowthat：

5、thewallthicknessofcolumnisthemaininfluentialfactorinoverallstaticri—gidityofthecolumn；byincreasing10rnlnonthewallthicknessand15mmonheightofcolumnreinforcedbar，decreasing25mlnatopen·ingontopofcolumn，intheeventofthetotaln'la~sincreasing28．3％，thedesignre

6、quirementsofcolumnrigiditycanbemet．Keywords：Staticrigidity；Verticalcolumn；Finiteelement高速立式加工中心是精度和自动化程度很高的机电产品，与普通机床相比，对其机械部分的刚度、抗振性以及热变形的机械性能要求更高⋯。并且高速立式加工中心在工作过程中，由于主轴高速旋转，刀具部位振动较大，因而会影响加工零件的表面质量和精度。作者采用有限元方法，利用Workbench有限元分析软件，对结构设计中可预知的薄弱环节进行分析及参

7、数优化。运用CAE强大的计算分析功能避免大‘b)量的人力、物力和财力的浪费，提高设计质量，降低设计成本，缩短设计周期。立柱结构图立柱设计参数1实体模型建立立柱壁厚20mm作者设计的立柱是在已投产的DV850立式加工筋的高度前壁30mm中心基础上改进而成，利用SolidWorks软件建立后壁45mmDVG850立柱的实体模型，如图1示。该模型布筋形两侧壁40mm立柱顶部开口大小380mm×335mm式采用斜圆筋，设计参数如表1所示。质量933kg收稿日期：2009—12—16基金项目：国家“高档数控

8、机床与基础制造装备”科技重大专项资助项目(2009ZX04001-014-02)作者简介：张功学(1964一)，男，博士，教授，现从事机械系统动力学研究。电话：029—86168813，E—mail：zhanggx@sust．edu．cn。第1期张功学等：基于Workbench静刚度分析的DVG850立柱优化设计·63·2立柱的有限元分析顶部加力，分别在、Y、z方向施加力200N，扭矩把立柱的实体模型直接导入Workbench中，分析50N·m。不考虑重力作用的影响。立柱的受力情况