大型落地铣镗床主轴箱模态分析与动态特性优化.pdf

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1、第2期组合机床与自动化加工技术No．22014年2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueFeb．2014文章编号：1001—2265(2014)02—0121一o4DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．02．032大型落地铣镗床主轴箱模态分析与动态特性优化水范中廷，武关萍，施健(江南大学机械工程学院，江苏无锡214122)摘要：文章利用Pro／E和ANSYSWorkbench分别对数控落地铣镗床主轴箱进行建模和模态分析，分析主轴箱的各阶自振频率和振型，有效的预估箱体的振动特性。在此基础上，

2、定义四个结构尺寸作为设计变量，对主轴箱进行外形尺寸优化，以提高主轴箱的基频，增强主轴箱的抗震性能，为主轴箱的结构设计提供参考。关键词：主轴箱；ANSYSWorkbench；基频；模态分析；振动特性中图分类号：TH133．2；TG65文献标识码：AModalAnalysisandDynamicCharacteristicsOptimizationofLargeFloor-TypeMillingandBoringMachineSpindleBoxFANZhong—ting，WUMei-ping，SHI—Jian(CollegeofMechanicalandEngineering，J

3、iangNanUniversity，WuxiJiangsu214122，China)Abstract：Inordertoanalyzethenaturalfrequenciesandvibrationmodelandestimatevibrationcharacteris—tics．thispaperworkoutCNCBoringandMillingspindleboxmodelingandmodalanalysisbythePm／EandANSYSWorkbench．Onthatbasis．thedynamiccharacteristicofspindleboxisopti

4、mizedthroughdefi—ningmultistructuresizesasdesignvariable．Fundamentalfrequencyofthespindleboxisincreasedobvious—lyafteroptimizing，asaresult，dampingpropertyofitisenhancedeffectively．Itofferssignificantreferentstostructuredesignofspindlebox．Keywords：spindlebox；ANSYSworkbench；fundamentalfrequenc

5、y；modalanalysis；vibrationcharacter—istics制造业的时期，对大型数控机床需求日益增多，而国外O引言厂商对高性能大型数控落地镗铣床进行垄断，导致其世界数控机床技术正向着精密、复合、高速、高效价格昂贵。因此，充分利用结构优化设计技术加快数方向发展。数控落地式铣镗床作为主要的大型零件加控落地铣镗床的研究对我国机床行业的发展具有重要工设备之一，其加工工艺范围广、加工精度高，尤其是意义，同样对其关键零部件主轴箱进行仿真分析计算大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势。当是很重要的研究内容。今落地式铣镗床发展的最大特点是高速铣削，配备具1数控落地铣镗

6、床以及主轴箱部件介绍有强力铣削功能的镗铣主轴头以及多种附加切削头后，可对多面进行多工序的加工，用一台机床完成过去数控落地铣镗床的基本工作原理如下：铣镗床床必须由几台机床经过多次装夹才能完成的加工，可以身通过数组地脚螺栓固定于地面，立柱通过螺栓与滑明显缩短加工时间，提高加工精度和效率。近年来，国座固定在一起，滑座与滚珠丝杠联接在一起。在数控内厂家在大型落地镗铣床的制造方面积累了很多的经落地铣镗床加工过程中，在进给箱的驱动下滑座实现验，生产技术也日渐完善，但在高性能大型数控落地镗在床身上沿着方向自由移动，与主轴箱联接的平衡铣床方面，与美、日、法、德、意等经济强国相比仍有较锤装在立柱

7、内部空腔内，方滑枕在主轴箱方腔内往复大差距。目前国内使用的大多数高性能大型数控落地移动，达到铣刀进给的目的。镗轴安装在滑枕内，各种铣镗床是从国外进口，特别是在我国大力发展船舶、风铣头与镗轴联接，实现多功能加工。如图1所示为该力发电机、航空航天装备、冶金与能源设备等大型装备型号数控落地铣镗床的三维模型。收稿日期：2013—06—04基金项目：工业和信息化部“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(2010ZX04001—071)作者简介：范中廷(1987一)，男，山东济宁人，江南大学硕士研究