機床床身結構性能分析及優(yōu)化.pdf

1、數(shù)控機床向高速度、高精度、高效率的方向發(fā)展，必然要求機床具有較高的加工性能和較輕的重量。床身作為機床的關鍵零部件，其結構性能直接影響機床的加工性能。
　　 結構性能包括靜、動態(tài)特性和熱特性，其中動態(tài)特性的提高對降低床身振動具有很大意義。本文研究了某立式銑床床身的結構性能并基于模態(tài)分析進行結構優(yōu)化。
　　 為了研究床身的靜態(tài)特性，在CATIA中建立床身的幾何模型，利用SpaceClaim 快速簡化幾何模型并導入ANSYS中

2、建立有限元模型。靜力分析的結果表明床身具有較高的靜剛度和強度，為減輕床身重量提供依據(jù)。
　　 為了克服床身靜態(tài)設計的不足，提高床身的動態(tài)特性，在模態(tài)分析的基礎上，研究了床身的動剛度薄弱環(huán)節(jié)。提出了利用元結構和筋板理論修改模型，建立五種方案。通過比較后選擇具有較高固有頻率和較輕重量的方案四。在此基礎上研究出砂孔尺寸和筋板厚度對床身固有頻率的影響。最后獲得的方案六相比原方案重量減輕16.76％，第一階固有頻率增加35.32％。研究表

3、明選擇合適的元結構和筋板布局可以提高結構的固有頻率并降低重量、節(jié)省材料。
　　 為了控制床身的熱變形，研究了溫升對床身的影響。分析床身的熱源和邊界條件，建立床身溫度場的有限元模型并在ANSYS中求解了床身的穩(wěn)態(tài)溫度場，結果表明床身的溫升較小。施加靜態(tài)載荷和熱載荷對床身進行熱-應力耦合分析，結果表明床身的耦合變形主要來自于熱變形。對導軌的變形進行分析，表明導軌滿足導向精度要求。結合床身的熱變形特點，提出一些降低熱變形、減小熱誤差的