基于有限元法的数控龙门铣床滑枕部件的热特性研究.pdf

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第l5期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．42No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．15．036基于有限元法的数控龙门铣床滑枕部件的热特性研究胡汝凯，黄美发，张奎奎，孙永厚，杨武军(1．桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004；2．桂林机床股份有限公司，广西桂林541004)摘要：滑枕是数控龙门铣床的关键功能零部件，现有滑枕部件的热变形过大影响了机床的加工精度。采用热弹性力学理论和有限元方法，对滑枕部

2、件进行热特性分析，建立滑枕部件的热力耦合变形的有限元方程。针对实际加工中存在的问题，建立了滑枕有限元模型，确定了滑枕的内部热源、传热方式和边界条件；通过ANSYSWorkbench软件对滑枕进行热态性能分析和热力耦合分析，并计算得到稳态时滑枕的温度场分布和热变形大小，为数控龙门铣床的滑枕改进设计提供依据。关键词：数控龙门铣床；滑枕；温度场；热力耦合；热变形中图分类号：TG502．3文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)15—142—4ThermalCharacteristicsResearchofR

3、amofCNCPlanerTypeMillingMachineBasedonFiniteElementMethodHURukai，HUANGMeifa，ZHANGKuikui，SUNYonghou’，YANGWujun(1．SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，GuilinUniversityofElectronicTechnology，GuilinGuangxi541004，China：2．GuilinMachineToolCo．，Ltd．．GuilinGuangxi5

4、41004，China)Abstract：RamisafunctionalpartofgreatimportancetoaCNCplanertypemillingmachine．Theoverlargethermaldeformationoftheramwillreducetheworkingaccuracyofthemachine．Byapplyingtheoryofthermoelasticityandfiniteelementmethod(FEM)，thethermalcharacteristicsanaly

5、sisoftheramwascompleted，andthefiniteelementequation(FEE)ofdeformationcausedbythermal—mechanicalcoupledwasestablished．Aimedattheproblemsexistedinactualmachining，thefiniteelementmodel(FEM)oftheramwasestablished，theheatsourceandthewayofheattransferandboundarycond

6、itionswereensured，andthethermalcharacteristicsandthermal—mechanicalcoupledanalysisoframwerefinishedbyANSYSWorkbenchsoftware．Thetemperaturefielddistributionandther—realdeformationwereobtainedbycomputation．whichprovidetheoreticalsupportforimprovementduringthedes

7、igningoftheranlofCNCmachine．Keywords：CNCplanertypemillingmachine；Ram；Temperaturefield；Thermal—mechanicalcoupled；Heatdeformation随着制造业的飞速发展，数控机床的运用范围越量，得知滑枕在切削工作时，发生的向后弯曲最大变来越广泛，同时也对数控机床的精度提出了更高更严形值为0．2mm。为掌握该机床滑枕部件热变形规律，格的要求。在数控机床工作过程中，在内外热源的共本文作者通过热力耦合，利用有限元方法

8、对滑枕的温同作用下，形成不均匀的温度场，使数控机床的各零度场和热变形进行了分析计算，为掌握其变形规律和部件产生不同程度的热变形⋯，从而影响数控机床的改进设计提供理论依据。加工精度。现有研究表明，精密加工中热变形误差占1热力耦合变形的有限元方程总误差的40％～70％。因而，减小机床热变形对传热问题所遵循的基本方程有两个：第一个是描提高机床的加工精度至关紧要。述