數(shù)控加工中心立柱的有限元分析和試驗(yàn)研究.pdf

1、目前我國(guó)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法多數(shù)仍停留在感性和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，導(dǎo)致產(chǎn)品的精度和可靠性難以達(dá)到國(guó)際水平，在很大程度上制約了我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展。
　　 本文以LH714型加工中心的立柱為研究對(duì)象，將有限元法這一最常用的結(jié)構(gòu)分析方法引用到立柱的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)中來。首先，根據(jù)加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及立柱的受力情況，對(duì)立柱的局部結(jié)構(gòu)作了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，在SolidWorks中建立了立柱的幾何模型，并轉(zhuǎn)化為IGES格式文件導(dǎo)入ANSYS中，通過對(duì)模型

2、做適當(dāng)?shù)膸缀涡扪a(bǔ)和完善、定義單元類型和材料屬性、施加邊界約束條件、劃分網(wǎng)格后建立了立柱的有限元模型。然后根據(jù)靜態(tài)力學(xué)的有關(guān)知識(shí)，提出了立柱三種靜態(tài)工況的模擬，并施加載荷對(duì)立柱進(jìn)行靜力有限元分析。根據(jù)強(qiáng)度理論的適用條件和范圍，選擇了第一強(qiáng)度理論對(duì)分析得到的結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)度的校核，并參照設(shè)計(jì)精度要求，根據(jù)最大位移變形量對(duì)立柱的剛度進(jìn)行了評(píng)估。由模態(tài)分析得到了立柱的前十階固有頻率和振型。通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變測(cè)試，得到了立柱上的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，并提出了一

3、種立柱應(yīng)變的快速實(shí)用的檢測(cè)方法。
　　 有限元分析的結(jié)果表明，立柱的強(qiáng)度是滿足設(shè)計(jì)要求的，但剛度不夠。上述結(jié)果是模擬立柱在設(shè)計(jì)限定的極限載荷作用下得到的，而實(shí)際上，在極限工況下，加工產(chǎn)生的反作用力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到極限載荷的。從應(yīng)變測(cè)試的結(jié)果可以看出，加工中心在正常加工時(shí)，即便是處在極限工況下，立柱產(chǎn)生的應(yīng)變也接近于零。因此，從這一點(diǎn)可以說明實(shí)際中立柱的剛度還是能夠滿足大多數(shù)加工要求的。
　　 最后，本文在現(xiàn)有理論分析和測(cè)試試