基于ANSYS的CKS6125数控机床主轴的模态分析.pdf

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1、研究与分析·机械研究与应用·基于ANSYS的CKS6125数控机床主轴的模态分析’王红兵，敖瑞金，黄汉琨(1．新余中冶环保资源开发有限公司，江西新余338001；2．新钢集团新冶公司，江西新余338001；3．嘉兴学院机电工程学院，浙江嘉兴314001)摘要：建立CKS6125机床主轴的三维实体模型，基于ANSYS有限元分析，对CKS6125机床主轴进行了模态分析，得出了CKS6125机床主轴前五阶固有频率和振型。掌握CKS6125机床主轴各阶振动模态的特点，有利于CKS6125机床主轴结构的设计，对提高数控机床主轴

2、的设计质量具有重要意义。关键词：有限元方法；模态分析；固有频率；振型中图分类号：TH161．6文献标识码：A文章编号：1007—4414(2011)05—0030—02IIiteelementanalysisofCKS6125CNCmachinetoolspindlebasedonANSYSWangHong—bing，AoRui-jin，HuangHan-kun(1．XinyumetallurgicalenvironmentalresourcesdevelopmentCo．，Ltd，XinyuJiangxi33800

3、1，China；2．Newmetallurgicalandsteelgroup，XinyuJmngxi338001，China；3．Schoolofelectromechanicalengineering，Jiaxinguniversity，JiaxingZhejiang314000，China)Abstract：Athree-dimensionalmodelofCKS6125machinetoolspindleisestablished．Thevibrationmodalanalysisismadebasedonf

4、initeelementmethod．ThefirstfivenaturalfrequenciesandvibrationmodelsoftheCKS6125machinetoolspindleareobtained．Itisveryessentialtoresea~hthecharacteristicsofthefirstfivenaturalfrequenciesandvibrationmodelsofCKS6125machinetoolspindle．Itisimportanttoimprovetheperfo

5、rmanceofmachinetolspindlebyusingfinitedementanal-ysisinthedesignofCNCmachinetoolspindle．Keywords：finiteelementme~od；modalanalysis；naturalfrequency；vibrationtype1引言}：主轴部件是整个数控机床的核心部件，其动态特刀#，}磐／／～／,

6、。在高速主轴上存在各种激扰力的作一趾I㈣—工iJ用，使其产生复杂振动。如果这些激扰力的激振频率恰好与主轴的某一固有频率相吻合，将产生共振，导图1轴的结构尺寸简图致在主轴上某些部位产生很大的共振动应力，从而影响被加工表面的质量。因此，对高速主轴进行模态分析，得到其固有频率及振型，具有重要的意义J。3有限元模型建立2构建几何模型利用ANSYS有限元分以往中空阶梯轴多采用空间梁单元模拟，随着计析软件直接建立三维模型。算机软硬件技术的发展，运算能力获得极大的提高，在建立模型过程中，为便于现在的PC机具有以前工作站的能力。以沈

7、阳机床有限元分析，对模型进行了一厂生产的CKS6125型数控车床主轴为试验对象，简化，主要包括螺纹、键槽采用三维实体单元模拟相对梁单元来说，主要原因是按实体处理；忽略退刀槽、图2主轴三维外观图倒角等局部特征。经简化梁单元模型忽略了主轴截面形状及剪应力的影响，而三维实体单元可考虑截面形状因素；在约束条件上三后可提高计算效率，对计算维实体单元更接近实际情况；对于长径比小于10：1结果精度影响不大。主轴三维外观图如图2所示。的主轴部件，宜采用三维实体单元【2J。图1主轴的结4单元类型选择和网格划分构尺寸简图，MM：处为弹性

8、支承位置。按照前面模型分析的要求，主轴实体模型采用+项F．嘉必市科奠汁划项日(2010C31059)收稿日期：2011—04—11作者简介：王红兵(1967-)男，江西人，主要从设备管理工作。·3O·研夯与分析·机械研究与应用·Solid45单元。Solid45单元为空间8结点等参元空间在ANSYS中提供了七种模态方法，采用BlockLancz