基于有限元分析的立式精密磨床立柱优化设计.pdf

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1、第7期组合机床与自动化加工技术NO．72012年7月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJu1．2012文章编号：1001—2265(2012)07—0014—04基于有限元分析的立式精密磨床立柱优化设计术童青，郑清春，胡亚辉(天津理工大学复杂系统控制理论及应用重点实验室，天津300384)摘要：随着现代工业和科学技术的发展，机床产品也日益向着高速、高效、高精度和自动化方向发展，良好的结构动态性能要求己经成为产品开发设计中的重要优化指标之一。有限元方法和模态分析理论为支撑的现代设计方法，己经成为现代机床

2、设计发展的必然趋势。采用有限元分析软件ABAQUS协同三维建模软件Solidworks对1．25立式精密磨床的立柱进行有限元比较分析计算，研究其静态、模态特性，并选取了最优立柱方案的参数。关键词：立柱；静态分析；模态分析；灵敏度分析中图分类号：TH16；TG65文献标识码：AOptimizationDesignofthePillarofVerticalPrecisionGrindingMachineBasedontheFiniteElementAnalysisTONGQing，ZHENGQing—chun，HUYa—hui(Tianjinuniversityofsc

3、ienceandtechnologyKeylaboratoryofComplexsystemcontroltheoryandapplica—tion，Tianjin300384，China)Abstract：Withthedevelopmentofmodernindustryandsciencetechnology，machinetoolproductalsoincreasetowardshigh—speed，highefficiency，highprecisionandautomationdevelopmentdirection，goodstructuredyna

4、micperformancerequirementshavealreadybecometheimportantoptimizationproductde—velopmentdesignindexes．Finiteelementmethodandthemodalanalysistheoryofmoderndesignmethodhavealreadybecomeamodernmachinedesigndevelopmentoftheinevitabletrend．Usingthefiniteele—mentanalysissoftwareABAQUSwith3Dmod

5、elingsoftwareSolidworksto1．25verticalprecisiongrind—ingmachinepillarComparativeanalysisinfiniteelementcalculation，Tostudythestatic，modalcharac—teristics，andselectedtheoptimalpillaroftheparametersofthescheme．Keywords：column；staticanalysis；modalanalysis；sensitivityanalysis设计中必须对这些部件进行强度、

6、刚度、抗振性分O引言析，以提高整机的工作性能。研究内容取自于天津数控精密立式磨床，适用于加工各种环类、盘类市某机床厂1．25立式精密磨床，以立柱为例，对其几套同类零件，尤其适用于齿轮行业的加工要求，可进行静态分析和模态分析，得出静态变形、各阶固有以满足齿轮在磨齿前对定位基准的加工，即加工齿频率和振型，从而指导优化设计。图1为1．25立式轮的内孔及端面。工件装卡方便，装卡变形小，加工磨床整机，图2为该磨床立柱实体模型。精度高。近年来，随着整个国民经济的发展，国内1立柱静态分析和模态分析市场对精密磨床的要求日益增加，因此，在新的设计理论的指导下，研究开发新一代的精密磨床

7、，提高磨立柱的静态分析和模态分析的过程为：在Solid—床精度，是提高我国磨削加工质量水平的重要途径。works软件中建模，将模型导入ABAQUS中进行有限立式精密磨床机床整机结构包括床身、立柱、工元分析，读取应力、应变云图和各阶固有频率及振型作台、主轴等机械部分。而机床加工精度在很大程图。立柱的四面壁厚均为30ram，筋板厚度是18ram，度上取决于这些部件的静态和模态性能。因此，在材料为铸铁HT300。取其弹性模量为143000MPa；泊收稿日期：2011—11—16；修回日期：2011—12—13基金项目：国家自然科学基金(51105275)作者简介：童青