高速立式加工中心工作台的设计与静态性能的有限元分析

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高速立式加工中心工作台的有限元分析和拓扑优化

摘要：ＳｌＷｏｋ在ｏｉｄｒｓ中分别对高速立式加工中心工作台的４种方案（即普筋工作台、筋加普
强筋工作台、筋工作台、筋加强筋工作台）行实体建模．模以后，先对４种方案做有斜斜进建首
曲线图（１）３图０ ¨．］
象进行下面的研究工作．
２２模态分析．
对高速立式加工中心工作台系统进行自由模态求解分析，时工作台系统的模态为约束模态，此提取其前１５阶模态数据，据振型图查看工作台根系统的振动特征和受力的薄弱区域，为高速立式加工中心抗振特性研究提供了必要的依据．工作台系统的模态频率与振型描述见表４．
ｑｅｙ，ｄｏｍｏｌａｌｓｓＦｉｌｙ，ｔｕｎｃｄａｎａｙｉ．ｎａｌｈｅｗｏｒｂｅｈｈａｂｅｏｏｌｇｃｌｏｔｍｉａｉｎ．Ｂｅｋｎｃｓｅｎｔｐｏｉａｐｉｚｔｏ —
ｃｕｓｈｅｒｓｌｆｔｏｌｇｉａｐｉｉａｉｎｉｏｔｏｂｉｕｓ。ＳｈｏｅｗｏｒｂｅｃＳｖｅ — ａｅｏｆｔｅｕｔｏｈｅｔｐｏｏｃｌｏｔｍｚｔｏＳｎｖｏＯｃｏｓｋｎｈｉｒｉｉｄｂｙｒａｏａｅｓｒｔｅｆｅｅｓｎｂｌｔｕｃｕｒ．Ｋｅｒ：ｇ — ｐｅａｈｉｉｇｃｎｔｒ；ｗｏｋｔｂｅ；ｔｏｏｇｃｌｏｐｉｉａｉｎｙｗｏｄｓｈｉｈｓｅｄｍｃｎｎｅｅｒａｌｏｐｌｉａｔｍｚｔｏ

立式加工中心立柱结构有限元分析及改进研究

—256—技术改造立式加工中心立柱结构有限元分析及改进研究崔争第方秀菊曲耀辉颜荣（中科美菱低温科技股份有限公司，安徽合肥 230000）摘要：立式加工中心是现代机械制造加工中十分重要的加工设备，包含了床身、主轴线以及立柱等。

为了进一步改进立柱结构，利用Solidworks 2018三维软件进行建模，并通过SOLIDWORKS Simulation 开展有限元分析，得到立柱结构应力图与位移图，以此为基础进行改进设计，在降低立柱结构重量的同时，缩小了最大位移量，并有效避免了应力集中。

关键词：立式加工中心；立柱结构；有限元；改进伴随着现代制造业的不断发展，对加工中心的需求量越来越多，所以，将现代设计方法融入到加工中心结构设计与完善工作中，力求进一步降低加工中心设备加工难度与周期。

一直以来，国内外都十分重视机床设备的优化与创新，依托于现代计算机辅助设计软件，使得机床动态设计工作更加成熟，可以根据设备使用环境的拓扑来弥补使用问题。

本文从两个方面入手进行分析和改进，其一是对立式加工中心材料运用的改进，既可以保证加工的便捷性，避免产生材料浪费，还能够改善加工中心性能；其二，对立柱结构中的大件进行改进，降低机构质量。

一、立式加工中心结构建模与有限元分析（一）模型建立立式加工中心涵盖的主要部件有床身、主轴箱以及立柱等，立柱通过螺栓与床身紧固在一起，主轴箱顺着导轨在立柱上做进给运动，可见立柱是立式加工中心十分重要的部件。

本研究中的立柱是通过整体铸造再进行机加工得到的，内侧为空心结构，在外侧壁上设置有加强筋，保证立柱强度。

加工中心工作时，立柱是需要承受较大的力，需要对立柱的强度进行仿真分析。

利用Solidworks 2018三维软件进行建模，如图1所示。

图1 加工中心立柱模型（二）有限元分析利用Solidworks 软件对力主结构进行简化，去除掉结构中的工艺孔、倒角、对强度影响不大的复杂结构等，加载SOLIDWORKS Simulation 开展有限元分析，假如结构中各个材料密度均匀，连接牢靠。

立式数控加工中心的加工路径规划和优化技术

立式数控加工中心的加工路径规划和优化技术立式数控加工中心作为一种用于金属零件加工的高精度设备，已经广泛应用于制造业中。

在使用立式数控加工中心进行加工时，合理的加工路径规划和优化技术能够提高加工效率、降低成本，并获得更好的加工质量。

本文将介绍立式数控加工中心的加工路径规划和优化技术的相关知识和方法。

1. 加工路径规划加工路径规划是指确定零件在加工过程中的运动轨迹，用以指导立式数控加工中心的工作。

合理的加工路径规划能够最大程度地减少切削时间、提高加工效率。

1.1 基本原则加工路径规划的基本原则包括：确定加工零件的初始位置和加工顺序、确保切削刀具的切削方向和刀具路径不发生冲突、最大程度地减少刀具快速移动的时间。

1.2 加工顺序规划加工顺序规划是指确定零件的加工顺序。

一般来说，应该优先加工尺寸精度高、形状复杂的零件，再加工尺寸较低要求、形状简单的零件。

加工顺序的合理规划能够减少刀具的闲置时间，提高加工效率。

1.3 切削方向优化切削方向的优化是指在不影响加工质量的前提下，优化刀具路径，减少切削时间和切削力。

合理的切削方向可以减少切削时刀具的快速移动，减少刀具损耗和振动。

2. 加工路径优化技术加工路径优化技术是指通过一系列优化方法和算法，寻找到最佳的加工路径，以实现优化加工效果。

以下将介绍一些常见的加工路径优化技术。

2.1 最佳路径搜索算法最佳路径搜索算法是指通过数学模型和计算方法，寻找到最佳加工路径。

常见的最佳路径搜索算法包括最短路径算法、最优路径算法等。

这些算法通过计算加工路径的长度、时间等指标，从而找到对应的最佳路径。

2.2 基于遗传算法的路径优化遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化方法，适用于解决复杂的优化问题。

在加工路径优化中，通过使用遗传算法，可以将加工路径表示为一个染色体，并不断进化优化，以找到最优解。

遗传算法的优势在于可以应对复杂的约束条件和多目标优化问题。

2.3 基于人工智能的路径优化人工智能技术在路径优化中也得到了广泛应用。

立式加工中心工作台的设计与特性分析 PPT

立式加工中心工作台的设计与特性分析
目录
1 课题综述 2 国内外研究现状与发展趋势 3 研究目标、内容及拟解决的问题 4 实现方法、预期的目标计5划进度安排 6 主要参考文献
2
1 课题综述
1.1 五轴联动立式加工中心工作台介绍
五轴机床（5 Axis Machining），顾名思义，是指在X、Y、Z，三根常见的直线轴上加上两根旋转轴。A、B、C三轴中的两个旋转轴具有不同的运动方式，以满足各类产品的技术需求。而在5轴加工中心的机械设计上，机床制造商始终坚持不懈地致力于开发出新的运动模式，以满足各种要求。综合目前市场上各类五轴机床，其机械结构形式多种多样。
3研究目标、内容及拟解决的问题
3.2拟解决的问题
1. 对工作台的可能出现的问先是结构形式的确定，选择合理的形式和尺寸。工作台的设计重要的是在满足设计要求的前提下实现结构的最简化、重量的最轻巧，因此设计的刚度、强度和稳定性计算是设计研究的主要问题。
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
3. 减少装夹次数，一次装夹完成五面加工如右图可以看出五轴加工中心还可以减
少基准转换，提高加工精度。在实际加工中，只需一次装夹，加工精度更容易得到保证。同时五轴加工中心由于过程链的缩短和设备数量的减少，工装夹具数量、车间占地面积和设备维护费用也随之减少。这意味着您可以用更少的夹具，更少的厂房面积和维护费用，来完成更高效更高质量的加工！
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的分类
五轴联动立式加工中心的分类：五轴联动加工中心有摇篮式、立式、卧式、NC工作台 +NC分度头、NC工作台+90°B轴、NC工作台+45°B轴、NC工作台+通用卧式五轴联动数控机床 A轴、二轴NC 主轴等。 (1)双摆头形式（+A ,+C） (2)俯垂型摆头式（+B ,+C 刀具） (3)双转台形式(NC工作台) (4)俯垂型工作台式（+B ,+CNC工作台） (5)一摆一转形式（+A ,NC工作台）

高速立式加工中心工作台抗振特性及减振研究

高速立式加工中心工作台抗振特性及减振研究摘要：文中将桁架结构和蜂窝结构应用到DVG850高速立式加工中心的工作台系统设计中，建立了三种不同结构的工作台系统方案，并应用ANSYS Workbench分别对三种工作台进行了谐响应分析。

分析结果表明，蜂窝结构工作台的抗振性能最好；为进一步提高蜂窝结构工作台的振动特性，采用阻尼减振的方法对其进行了优化设计，结果发现此减振方法能够在一定程度上提高蜂窝结构工作台的抗振动能力。

关键字：机床工作台；振动特性；蜂窝结构；桁架结构；阻尼减振中图分类号：TH16 文献标识码：AThe anti-vibrancy property and vibration damping research of high speed vertical machining centre work tableAbstract: Applied truss structure and honeycomb structure to DVG850 high speed vertical machining center table system design, established thr ee different structure to the table system’s scheme, and proceeded harmonic response analysis to them with ANSYS Workbench, respectively. The analysis shows that: resistance to shock of honeycomb structure work table is better, used damping vibration attenuation way going optimal design for further improve the vibration performance of it. Finally, discovered this vibration damping way can enhance anti-vibrancy ability of honeycomb structure work table to some extent.Key words: machining work table；vibration performance；honeycomb structure；truss structure；damping vibration attenuation1引言高速机床作为一种能提供高转速、高进给速度、并且能获得高的表面加工质量、加工精度的机床[1], 不但要求各部件能满足刚度设计而且要求高速切削时具有良好的抗振性能。

基于AnsysWorkbench的立式加工中心床身有限元分析和优化设计

参考文献：
［１］李德雨．基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的多层波纹管自振频率计算［Ｊ］．矿山机械，２００５，（６）：Ｐ８３－８４．
［２］王艳辉．精密机床床身的模态分析与结构优选［Ｊ］．机械设计与制造，２００５，（３）：Ｐ７６－７７．
第３１卷第９期２００９－０９【１３１】
由于机床机构过于复杂，采用ＷＯＲＫＢＥＮＣＨ
自动划分网格，在Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中一般不需要选取单
元类型，划分方法是ＨｅｘＤｏｍｉｎａｎｔ运用的是四面体与六面体结合的划分方式，由于在导轨处有许多无
图３机床床身１阶模态云图
法简化的小的阶梯，在这些地方采用局部的细化网
格的方法来划分，得到４４４８３个单元１３５１４４个节点。
度，应该使有限元模型尽量简化。同时建立有限元模型时，应合理选择单元类型，并在编排节点时，尽量减少相关单元的节点号差、带宽，以减少资料存储量。ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ和ＰＲＯＥ具有直接的双向接口，可以在ＰＲＯＥ中建模然后再导入ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ进行计算。１．１建立物理模型
件。通过机床主电动机功
率和机床加工工件的最大尺寸，以及主轴转速，计算机床的额定扭矩和额定力，由Ｆｘ：Ｆｙ：Ｆｚ＝０．３：０．５：１．０得到３个切削分力，计算立柱，床鞍，主轴箱等构件的重量并将上述重量均作为作用在床身上的附加质量处理，即在相应坐
快，但要求比Ｓｕｂｓｐａｃｅ法内存多大概５０％。ＢｌｏｃｋＬａｎｃｚｏｓ法采用稀疏矩阵方程求解器［２］。
床身的实际结构很复杂，有繁多的筋板、曲面、窗孔，各处厚度不相同，几何形状也多变。为了适应有限元计算，必须将其简化处理，略去许多不影响床身刚度的细微结构（如小倒角、小圆弧、小凸台等）。简化后的床身模型如图１所示。

立式加工中心静刚度有限元仿真分析与试验测试

Ｎ／ｍｌＴｌａｎｄ１５５１７Ｎ／ｍｍ．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌ￣ｉｏｎｅｒｒｏｒｓｗｅｒｅｌｅｓｓｈａｔｎ ±５％ｗｈｉｃｈｍｅａｎｓｈｅｔｉｎｆｉｔｅ
ｓｉｍｕｌａｔｅｄｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｈｒｔｅｅｄｉｒｅｃｉｔｏｎｓｗｅｒｅ９７００／ｍｌＹｌ１２２５８Ｎ／ｍｌＴｌａｎｄ５２６８Ｎ／１１２１／１ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ一１Ｖ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｓｔａｉｔｃｓｉｔｆｆｎｅｓｓｏｆｈｅｔｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｗａｓｔｅｓｔｅｄ．ａｎｄｈｅｔｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅ９２５５Ｎ／ｍｍ，１１７００
ｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｔｅｓｔ．ＳｏｌｉｄｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＰｒｏ／Ｅ．ａｎｄｈｅｔｎｉｍｐｏｒｔｅｄｉｎｔｏＡＮ —
黄孝平
（南宁学院机电与质量技术工程学院，南宁５３０２００）摘要：文章以某立式加工中心为研究对象，首先在Ｐｒｏ／Ｅ中建立了机床整机的实体模型，然后将模型导入至ＡＮＳＹＳ软件中，并添加了各主要结合面间的刚度值，仿真分析得到机床ｘ，ｙ、ｚ３个方向的静刚度值分别为９７００Ｎ／ｍｍ、１２２５８Ｎ／ｍｍ、１５２６８Ｎ／ｍｍ。对机床整机的静刚度开展了试验测试，测得、Ｙ、ｚ３个方向的静刚度分别为９２５５Ｎ／ｍｍ、１１７００Ｎ／ｍｍ、１５５１７Ｎ／ｍ／ｎ。３个方向的仿真误差均在 ± ５％以内，证明文中的有限元模型精度很高。对机床整机静刚度仿真分析、结合面建模具有指导意义。关键词：立式加工中心；静刚度；有限元仿真；结合面参数；试验测试中图分类号：ＴＨ１６４；ＴＧ６５９文献标识码：Ａ

机床主轴有限元分析报告

机床主轴有限元分析基于ansys的机床主轴有限元分析摘要：随着高速数控机床的不断发展，对数控机床主轴的性能要求也开始逐渐提高。

机床主轴的动静态性能直接影响加工系统的精度和稳定性，因此，在设计阶段必须对其机床主轴进行相矢的性能校核。

利用有限元分析软件ANSY对s某机床主轴进行相应的分析，对其性能进行研究。

矢键词：ANSY，S主轴，有限元分析。

研究内容52问题描述：机床主轴材料为45号钢，弹性模量为2.06 x10 5 N.mm2，泊松比为0.3,儿何参数如下图。

图1主轴不意图主轴静态特性的基本概念主轴的静态特性反映了主轴抵抗静态外载荷的能力，静力学分析实际上是为了得到机床主轴在一定静态载荷作用下所产生的变形量。

在实际生产条件下，机床的主要失效形式大部分是由于机床的刚度不足而引起。

所以主轴静刚度的计算就显得尤为重要。

所谓的主轴静刚度实际上就是主轴的刚度，是机床主轴一个非常重要的性能指标，它直接反映出主轴负担载荷与抵抗振动的能力。

如果主轴的静刚度不足，主轴在切削力的作用下，会产生较大的变形量，并可能引起振动。

这样不仅会降低机床的加工精度、增大加工工件表面的粗糖度；也会对轴承造成较大磨损，破坏主轴系统的稳定性。

因此，主轴的静刚度是衡量机床性能的重要指标。

主轴的弯曲刚度的定义可以理解为：使主轴前端产生单位径向变形时，变形方向上所需施加的力F,即：主轴的静刚度，分为轴向静刚度与径向静刚度，上面提到的弯曲刚度实际上就是径向静刚度。

通常情况下，轴向刚度没有弯曲刚度重要。

弯曲刚度是衡量主轴刚度的重要指标，通常用来代指主轴的刚度。

1・主轴有限元模型的建立及边界条件的处理为了真实、准确、有效地对主轴进行特性分析，需要对机床主轴进行相应的简化。

对主轴的简化应该遵循以下原则：(1) 忽略对分析结果影响不大的细小特征，如倒角、倒圆等；(2) 对模型中的锥度和曲率曲面进行直线化和平面化的处理；(3) 忽略对主轴静态特性影响不大的零部件结构。

高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计

高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计引言：高速立式加工中心是一种先进的机床设备，广泛应用于航空航天、汽车零部件、模具制造等领域。

床身作为高速立式加工中心的支撑结构，其静态和动态特性对加工精度和工作稳定性具有重要影响。

因此，在设计和制造过程中对床身的结构优化和动态特性分析是至关重要的。

1. 床身结构设计和分析1.1 结构设计高速立式加工中心床身的设计主要考虑到机床的刚性,稳定性，和振动抑制等特性。

床身通常采用整体铸造或焊接结构，以确保高强度和刚性。

在设计过程中，首先需要通过有限元分析确定合适的床身结构和尺寸。

有限元分析可以模拟床身在载荷作用下的应力分布和位移情况，为床身的优化设计提供依据。

1.2 床身静态特性分析床身的静态特性是指在不考虑外界作用力的情况下，床身的变形和应力分布情况。

通过有限元分析可以得到床身在不同载荷下的应力、变形和位移等参数，进而评估床身的刚性和稳定性。

2. 床身动态特性分析及优化设计2.1 动态特性分析床身的动态特性是指在加工过程中床身的振动和共振情况。

它对加工精度和工作稳定性具有重要影响。

通过模态分析和动力学仿真可以研究床身的共振频率和振动模式，进而优化床身的结构。

2.2 动态特性优化设计床身的动态特性可以通过以下几个方面进行优化设计：2.2.1 结构调整根据动态特性分析的结果，可以对床身的结构进行调整。

例如，通过改变床身的刚度分布或增加支撑梁的数量来改善床身的共振频率和振动模式。

2.2.2 材料选择选择合适的材料可以改变床身的动态特性。

比如采用高强度、低密度的材料可以提高床身的刚度和降低共振频率。

2.2.3 减振措施在床身设计中引入减振措施可以有效地降低振动幅度和共振频率。

例如，通过在床身中添加减振材料或减振结构实现振动的消除或抑制。

结论：通过对高速立式加工中心床身的静动态特性分析与优化设计，可以改善床身的结构刚性和振动特性，提高加工精度和工作稳定性。

文献综述-立式加工中心

文献综述引言：在机床开发的过程中，CAD\CAE\CAM等一系列绘图软件的应用大大缩短了机床设计的周期，且便于产品设计过程中的修改，因而加速了产品的更新换代。

其中有限元分析法的产生与应用使机床在设计图纸完成之后，可以对机床进行受力和动态性能分析，用来判定机构受力是否合理以及振动稳定性如何，进而改进机床结构，使受力和动态性能达到最优化。

但有限元分析法的计算量非常大，应设法有效缩减计算规模。

且计算机解的缺点必须牢记在心头：这些解不一定能揭示诸如材料性能、几何特征等重要的变量是如何影响应力的。

一旦输入数据有误，结果就会大相径庭，而分析者却难以觉察。

因此还必须通过实验对设计加工好的机床进行静态、动态分析，来作为计算机仿真的补充。

1.有限元分析法现代有限元方法思想的萌芽可追溯到18世纪末，欧拉在创立变分法用与现代有限元相似的方法求解轴力杆的平衡问题，但那个时代缺乏强大的运算工具解决其计算量大的困难。

1941年A.Hrennikoff首次提出用构架方法求解弹性力学问题，当时称为离散元素法，仅限于杆系结构来构造离散模型。

1943年，纽约大学教授Richard Courant第一次尝试应用定义在三角形区域上的分片连续函数和最小位能原理相结合，来求解St.Venant扭转问题。

50年代，美国波音公司首次采用三结点三角形单元，将矩阵位移法应用到平面问题上。

20世纪60年代初，克拉夫（Clough）教授首次提出“有限元”的概念。

随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。

这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。

例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故；分析计算核反应堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理；分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提高其运转效率。

高速龙门加工中心立柱静态设计与动特性分析

高速龙门加工中心立柱静态设计与动特性分析高速龙门加工中心是一种高精密度、高效率的机床设备，其立柱是其结构的关键部件之一。

对于高速龙门加工中心的立柱静态设计及动特性分析，是保障机床精度和稳定性的关键步骤。

首先，要进行立柱的静态设计。

在立柱静态设计的过程中，需要考虑以下因素：1. 应力分析：通过应力分析可以确定立柱的形状和直径，以及立柱材料的选择。

要根据立柱所承受的载荷和工作条件来分析立柱的最大应力和变形程度，以确保其符合国家标准和机床的要求。

2. 刚度分析：在立柱刚度分析中，需要考虑立柱的强度、变形和稳定性。

强度要求立柱能承受最大载荷，变形率要尽可能小，以确保加工精度；稳定性要求在工作条件下的立柱不会产生强度变化和形变。

3. 疲劳寿命：要确定立柱的最大疲劳寿命，以确保机床运行的安全性。

其次，要对立柱的动特性进行分析。

立柱的动特性分析涉及到机床运转的稳定性、响应速度、切削稳定性、加速度和位置稳定性，由此需要根据以下几个方面来进行分析：1. 自然频率和阻尼：自然频率和阻尼是立柱结构的固有特性，是保证加工过程中机床稳定性的关键因素。

2. 模态：通过模态分析可以得到机床载荷、切削力的作用下，立柱在运动过程中的振动特性。

模态分析可以帮助设计师确定在加工过程中如何控制立柱的振动，以保证加工精度和处理工件的质量。

3. 加速度和位置变化：加速度和位置变化是影响机床工作精度的因素之一，对于高速龙门加工中心来说，需要控制立柱的加速度和位置变化，在加工过程中控制立柱的精度和工作效率。

4. 切削力：切削力是机床加工时承受的一种力量，会对立柱产生振动和变形，因此需要对切削力进行分析和控制。

综上所述，高速龙门加工中心立柱的静态设计与动特性分析是保障机床精度和稳定性的重要步骤。

设计师需要根据机床的实际情况进行分析和控制，以满足机床的加工工艺和工艺要求，从而提高机床加工的稳定性和精度。

假设我们需要研究消费者对某种产品的购买意向和市场规模，我们可以收集相关的数据并进行分析。

大型数控工作台有限元分析与试验

·1·第27卷第2期阜阳职业技术学院学报Vol.27No.22016年06月JOURNAL OF FUYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY Jun.2016大型数控工作台有限元分析与试验韩江，许加凯，张魁榜，夏链（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009）摘要：数控回转工作台是大型数控镗铣床等机床的直接承载附件，其结构特性对整机性能有很大影响。

针对HTK200B 回台的工作台部件，进行了有限元分析,得到了工作台的前五阶模态频率与静力学变形；对工作台进行模态试验，验证了工作台模态仿真分析模型的正确性，为下一步进行结构优化提供了理论指导。

关键词：工作台；静力学分析；模态分析；模态试验中图分类号：TH122文献标识码：A 文章编号：1672-4437（2016）02-0001-040引言数控回转工作台是大中型数控铣镗床等机床的承载部件，作为相对于机床主体相对独立的功能附件,其主要作用是装夹工件并带动工件实现加工过程中的直线与回转运动。

工作台是数控回转工作台整机的直接承载部件，其主要特点是尺寸大、结构复杂、加工难度大且成本高，工作台部件的性能直接影响铣镗床的加工性能，故需要在进行整机设计过程中需要对其进行仿真分析,以验证结构设计的合理性[1]。

针对HTK200B 型大型数控回转工作台（三维模型如图1所示）的工作台部件，通过有限元仿真计算和实验分析，得到了工作台的前五阶模态频率、振型等模态参数，了解其刚度和抗振性能；并以此为基础进行了工作台的结构优化设计。

图1HTK200工作台三维模型1工作台的有限元仿真分析1.1工作台模型的建立考虑到工作台结构复杂性与有限元软件中直接建模较难，工作台采用Solidworks 建立三维模型，工作台部件尺寸为3000mm×2500mm×390mm （长×宽×高），材料为HT300，其弹性模量为1.43×1011Pa ，泊松比为0.27，密度为7300Kg/m 3,总重量为5800Kg 。

高速立式加工中心主轴箱结构设计及分析_文怀兴

高速立式加工中心主轴箱结构设计及分析文怀兴1,陆　君1,吕玉清2(1.陕西科技大学机电工程学院,陕西西安　710021)(2.宁夏中卫大河机床有限责任公司,宁夏中卫　755000)摘要:以高速立式加工中心主轴箱为研究对象,为满足高速加工中心整体性能的需要,利用Pro/E 软件,建立了4种主轴箱结构的三维模型,分别进行了主轴箱的力学分析和静、热刚度计算,并对4种方案中最优的设计方案进行了合理的结构优化。

分析结果表明,箱体内筋板是影响主轴箱整体刚度的重要因素,并通过优化设计改进了筋板结构布局,提高了箱体刚度。

关键词:主轴箱;Pro/E;静刚度;热刚度中图分类号:TH122A 文献标识码:A 文章编号:1672-1616(2010)19-0037-04 高速加工具有生产率高、切削力小、工件热变形小、加工精度和表面质量高等4大优点,因此获得了许多工业部门的青睐。

加工中心的高速化,使得最初配备的主轴箱等关键部件的刚度和精度要求难以满足,因此必须加强对机床重要部件自身刚度、强度、抗振性的分析来提高机床整体性能,使高速加工技术得到更快的发展[1]。

与国外技术相比,国产数控机床还有一段差距,需要进一步提高进给速度、位置精度以及重复定位精度等性能指标。

要提高这些参数必须拥有一套与之相应的有限元模拟仿真和完整的静、动态性能分析方法及优化方案。

作为机床主轴系统的重要部件主轴箱体,对其进行结构设计、布局以及静力学动力学分析,是迎合高速加工中心发展的必要条件。

因此,如何根据制造工艺技术及组配件的要求,在设计上灵活应用并有所创新,以更好地适应高速加工中心的需要,是摆在机床设计人员面前的一个新课题。

高档数控机床的发展将在机床制造业的市场竞争中带来显著的经济效益与社会效益。

本文对主轴箱的研究是为机床厂提供合理的方案选择,对性能最佳的方案进行结构最优化设计,为整体动态性能分析奠定基础,实现从机床的前期设计阶段到生产阶段的转变,达到国内先进水平。

立式加工机床刚度有限元分析

立式加工机床刚度有限元分析李再参;浦宏毅;黄建国【摘要】本文对影响机床精度的静刚度的受力变形组成进行分析,应用有限元技术对某型立式加工机床首先进行整体静刚度的分析,以验证设计是否满足机床刚度要求.对分析结果加以分析比较,识别出刚度较小的部件并加以重新设计,提高部件刚度从而提高机床整体静刚度,以保证和提升机床静态性能.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2019(032)003【总页数】3页(P93-95)【关键词】静刚度;变形;精度【作者】李再参;浦宏毅;黄建国【作者单位】云南省机械研究设计院云南省机电一体化应用技术重点实验室,云南昆明650031;云南省机械研究设计院云南省机电一体化应用技术重点实验室,云南昆明650031;云南省机械研究设计院云南省机电一体化应用技术重点实验室,云南昆明650031【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言立式加工中心的刚性对机床整机的刚性和加工稳定性有较大的影响，其刚性不足，很可能降低所加工工件的加工精度和加工质量，对在机床设计过程进行有限元分析，可以对其结构刚度做出评价，进行验证和优化。

1 机床结构的静刚度与机床精度的关系机械加工过程中机床、刀具、夹具、工件等组成的工艺系统，在切削力、夹紧力、传动力、部件自身的重力、惯性等外力作用下产生的变形会破坏已经调整好的刀具与工件之间的相对位置，造成切削加工几何形状误差和尺寸误差。

由于机床系统是各种零件、部件按不同连接方式和运动方式组合起来的总体，因而这种加工误差是机床系统在载荷作用下，传递到力的所有部件变形的总和。

对于立式加工中心，刀刃与工件相对位移δ是切削力传递路径上各零件变形量累计的总位移，设变形量分别为：刀杆δ1、主轴系统δ2、主轴箱δ3、床身δ4、工作台丝杆δ5、工作台δ6，即：在切削力和重力作用下，机床抵抗变形的能力用机床系统静刚度k来描述。

机床系统在加工过程中受切削力载荷的影响，机床结构产生变形，从而造成加工工件的形位误差和尺寸误差，这种误差是机械加工的精度中一项很重要的原始误差。

高速龙门加工中心立柱静态设计与动特性分析

高速龙门加工中心立柱静态设计与动特性分析刘传进;郭永海【摘要】立柱静动态特性对机床整机的性能有很大影响,基于有限元设计高速龙门加工中心立柱结构,为保证机床的动态特性,在ANSYS Workbench软件中建立立柱的有限元模型,并分析立柱两种工况的受力,然后对其进行静力学、模态和谐响应性能分析.仿真结果表明:两种工况下立柱的静态刚度和强度、振动特性均能满足设计指标;谐响应分析找出了立柱在激振频率作用下的共振频率.验证了立柱结构设计的合理性,并为有效避开共振频率,实现高速龙门镗铣床的高速度、高精密切削加工提供了理论依据.【期刊名称】《现代机械》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】ANSYS Workbench;立柱;静动特性;有限元分析【作者】刘传进;郭永海【作者单位】南通国盛机电集团有限公司,江苏南通226002;江苏省经济和信息化研究院,江苏南京210003【正文语种】中文【中图分类】TH16;TG502数控机床一般由多个机械部件组成，所以整机的静动态特性及加工性能往往与关键零部件的设计可靠性和静动态特性有着密切的关系[1]。

数控龙门镗铣床为双立柱结构，立柱是加工中心中最关键的受力构件，它起着连接床身和支撑横梁、滑座、滑枕等部件的作用。

在机床工作过程中，立柱不仅受到所支撑部件的压力，同时还受到一定的弯曲力矩的作用。

立柱的静动态特性直接影响着机床整机的工作性能和工件的加工质量[2]，为了保证数控龙门镗铣床具有较好的静动态特性以及工件的加工精度，在立柱结构设计过程中，运用有限元软件对结构进行静动态特性仿真分析，具有非常重要的意义。

本文以某型号数控龙门镗铣床的左立柱结构为研究对象，采用ANSYS Workbench软件[3]建立了三维建模，并对其进行了静变形量、应力、模态频率、谐响应特性仿真分析，结合预先给定的设计指标，检验立柱结构设计的合理程度，为立柱结构的设计提供一定了的理论参考依据[4]。

立式加工中心工作台设计

目录1.概述 (1)1.1技术要求 (1)1.2总体设计方案 (1)2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 (1)2.1主切削力及其切削分力计算 (1)2.2导轨摩擦力的计算 (2)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (2)2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (3)3.工作台部件的装配图设计 (7)4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (7)4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验 (7)4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验 (7)4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验 (8)5.计算机械传动系统的刚度 (8)5.1机械传动系统的刚度计算 (8)5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 (9)6.驱动电动机的选型与计算 (10)6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量。

(10)6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (10)6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 (11)6.4选择驱动电动机的型号 (12)7.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (14)7.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (14)7.2滚珠丝杠螺母副的规格型号 (14)7.3机械转动系统的误差计算与分析 (14)8.机械传动系统的动态分析 (15)9.课程设计总结 (15)10.参考文献 (15)立式加工中心工作台设计1.概述1.1技术要求工作台、工件和夹具总质量m=833kg(重力W=8500N)，工作台行程900mm，工作台快进速度20000mm/min,工作台采用滚动摩擦导轨，动摩擦系数为0.01，静摩擦系数为0.01，工作台定位精度为0.04mm，重复定位精度为0.01mm，机床的工作寿命为20000h。

采用伺服电机，额定功率7.5kw，强力切削时铣刀直径125mm，主轴转速300r/min1.2总体设计方案为了满足以上技术要求，采取以下技术方案：（1）工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm×1200mm。

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Ｈｉｈ－ｐｅｅｔｃｌＭａｈｉｎｎｅｏｋｂｎｈｇｓｅｄＶｒｉａｃｎｉｇＣｅｔｒＷｒｅｃ
ＷＡＮＧｉｙｎ，ＷＥＮａ— ｉｇ，ＬｉＭｅ— ａＨｕｉｘｎＩＪｅ
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关键词：工作台；态性能分析；限元；ｎｙ静有Ａｓｓ
中图分类号：Ｈ１；Ｇ５Ｔ６Ｔ６文献标识码：Ａ
ＴｈｅＤｅｉｎａｔｔｃＣｈａａｔｒｓｉｓＦｉｔｅｅｓｇｎｄＳａｉｒｃｅｉｔｃｎｉｅＥｌｍｎｔＡｎａｙｉｏｌｓｓｆｒ
ｔｏｄｆｅｅｔｋｉｄｏｃｓｒｐｓｔｕｔｒｏｋｅｃ，ａａｙｚｅｈｅｒｓａｉｈａａｔｒｓｉｓｗｉｆｒｎｎｓｆｂａｋｔａｓｒｃｕｅｗｒｂｎｈｎｌｄｔｉｔｔｃｃｒｃｅｉｔｃｗｉｈａｓｓｆ－ｔｎｙｓｏｔｗａｅａｄｇｖｎｔｅｒｆｒａｉｎｐａｔｍＡｃｏｄｉｇｔｈｅａａｙｓｓｒｓｌｓｈｏｅａｂｅｔｒｗｏｋｅｃｔｕｃｒｅｒｎｉｅｈｉｏｍｔｏｔｅｃｒｎｏｔｎｌｉｅｕｔ，ｃｏｓｔｅｒｂｎｈｓｒｔ．ｕＴｈｎａｙｓｓｒｓｔｉｈｗｎｔｔｃａｇｎｈｔｃｕｅｏｃｓｒｐｓｃｎｉｐｏｅｔｅｗｏｋｅｈｓｉｆｅｓＩｅａｌｉｅｕｌｓｓｏｈａｈｎｉｇｔｅｓｒｔｒｆｂａｋｔａａｍｒｖｈｒｂｎｃｔｆｎｓ．ｔｕｍａｓａｂａｅｆｒｗｏｋｎｈｏｉｉｅｅｉｎ．ｋｅｓｏｒｂｅｃｐｔｚｄｄｓｇｍ
大大增加有限元计算量，忽略这些小的特征并不会而影响到分析结果，以，将模型导入到Ａｓｓ前，所在ｎｙ之应先对模型进行简化。由于工作台的受力来源于驱动
ห้องสมุดไป่ตู้
１工作台模型的建立
１１工作台三维模型的建立．
Ｋｅｒｓ：Ｗ０ｋｅｃｙｗｏｄｒｂｎｈ；ｓａｉｈａａｔｒｓｉｓｉｉｌｍｅｔＡｎｙｓｔｔｃｃｒｃｅｉｔｃ：ｆｔｅｅｎ；ｎｅｓ
Ｏ引言
随着我国国民经济的发展，为适应快速变化的市场和顾客化的产品需求，高速切削以其能够大幅度提高生
型的建立。
要准确的建立模型关键在于选择合理的建模方法。由于Ａｓｓ件与ＰｏＥ软件之间存在接口功能，ｎｙ软ｒ／所以选择用ＰｏＥ软件完成工作台的三维建模，图１ｒ／如所示。工作台的两种方案中第一种方案采用直筋，第二种方案采用圆筋，其它结构参数均相同。
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工艺与装备・
组合机床与自动化加工技术
文章编号：０１２６（００００７０１０ — ２５２１）６— ００— ２
高速立式加工中心工作台的设计与静态性能的有限元分析术
王关妍，怀兴，杰文李
（陕西科技大学机电工程学院，西安７０２）１０１摘要：对ＤＧ５针Ｖ８０高速立式加工中心高精度的加工要求，计出两种不同筋结构的工作台，用Ａｓｓ设利ｎｙ软件对这两种结构进行静态性能分析，出了工作台的变形图，给比较分析结果，选择了一种最优设计方案。分析结果表明改变筋的结构形式可提高工作台刚度，这为工作台的结构优化打下基础。
力和工件的重力及切削力，对加工精度的影响，方其一
面是工作台受力变形；另一方面是带动工作台运动的丝杠的变形。因此，在工作台上建立一个工件的模型，同时将丝杠装配到工作台模型上，完成工作台分析模
产效率，改善表面加工质量，短生产时间，缩降低生产成
本等优点成为制造业的重要发展方向。加工过程中，工作台夹持工件，其静动态特性对加工精度具有重要的影
响。因此，工作台的静态特性提出较高的要求。对
图１工作台的三维模型