基于ANSYS Workbench的主轴箱有限元分析及优化设计
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ｏ ｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ａ ｅ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓ ｔ ｋ ｎ． Ｃｏｍｐａ ｅ ｏ ｔ ｅ ｒ ｓ ｔ ｉ ｉｅ ｅ ｅ ｅ ｔ ａ ａ ｙ ｉ ｆ ｏ ｉ ｉ ａ ｅ ｄｓｏ ｋ， ｔ ｙ ｒ ｄ ｔ ｈ ｅ ｕｌ ｏｆ ｆ ｎ ｔ ｌ ｍ ｎ ｎ ｌ ｓ ｓ ｏ ｒｇ ｎ ｌ ｈ ａ ｔ ｃ ｓ ｈｅ ｄ — ｎ ｍ ｉ ｎ ｔ ｔｃ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｒ ｒ ａ ｌ ｍ ｐ ｏ ｅ ａ ｃ ａ ｄ ｓ ａ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｅ ｇ ｅ ｔｙ ｉ ｒ ｖ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ｈ ａ ｔ ｃ ｒ ： ｅ ｄｓｏ ｋ；ｓ ａ ｉ ｎ ｌ ｓ ｓ ｍ ｏ ａ ｎ ｌ ｓ ｓ ｏ ｔ ｉ ａ ｉ ｎ ｄ ｓ ｇ ｔ ｔｃ ａ ａ ｙ ｉ ； ｄ ｌ ａ ａ ｙ ｉ ； ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｅ ｉ ｎ ｍ
尺寸 Ｐ ｌ为 ８ ４ ５ ７ ． ｍｍ， ４ 为 ６ ． ２ Ｐ ９ ６ ｍｍ， ６ 为 ２ ３ Ｐ ５．
４ ｍｍ， ６ Ｐ７为 ３ ４ ５ ｍｍ， 行 圆 整 后 Ｐ１为 ８ ５ ５ ．４ 进 ７ ｍｍ ，
［ ］ＭｉｇＣ ｎ ，ＱａｇＺ ａ ，Ｔ ｏＨ ｎ ｎ ｕ ｎｅｏ ｉｅｅ ｔ ５ ｎ ｏｇ ｉ ｈ ｏ ａ ａ ．Ｉｆ ｅｃ ｆｄ ｆ ｎ ｎ ｌ ｆｒ
４ ８ ２ ０ ．７
比 较
减 少
２ ８ｌ ３．
降 低
０． ０ ７ ０７
提 高
２ ７ ９． ９
降 低
０． １ ７４
ｆ１ 轴箱 优化 尺寸 对一 阶固有 频率 的灵 敏度 ａ主
５ 结 束 语
●
暑
曼
、
首先 通过 对 主 轴 箱 进 行 有 限元 分 析 ， 到 主轴 得
本 文建 立 了主 轴 箱 的 有 限 元 模 型 ， 以铣 削 工 况
收 稿 日期 ：０ １—１ ０ 修 回 日期 ：０ １—１ ２１ ０— ８： ２１ ０—１ ８
基金项 目： 国家 “ 档 数 控 机 床 与 基 础 制 造 装 备 ” 技 重 大 专 项 课 题 （ ０ １ Ｘ ４ ０ 高 科 ２ １ Ｚ ０ ０ ２—１ １ ６） 作 者 简 介 ： 孜 亮 （９ ６ ） 男 ， 苏 金坛 人 ， 职 于 大 连 机 床 集 团 有 限 责 任 公 司 技 术 中 心 数 控 机 床 研 究 所 ， 周 １６ 一 ， 江 任 主要 从 事 机 床 设 计 等 研 究 工 作 ，
文 章 编 号 ：０ １— ２ ５ ２ １ ） ３ ０ ７— ４ １ ０ ２ ６ （ ０ ２ ０ —０ １ ０
基 于 Ａ Ｓ ＳＷｏｋ ｅ ｃ 主 轴 箱 Ｎ Ｙ ｒｂ ｎｈ的 有 限 元 分 析 及 优 化 设 计
周 孜 亮 王 贵 飞 ， ， 丛 明
（． １ 大连 机 床集 团有 限责任 公 司 ， 宁 大连 １ ６ ２ ； ． 辽 ６ ０ ２ 大连 理 工 大 学 机械 工 程 学 院 ， 宁 大连 １ 辽
ｅ ｅ ｅ ｔ ｍ ｏ ｅ ｓ ｅ ｔ ｂ ｉ ｈ ｄ ｂａ ｅ ｎ ｓｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｔ ｒ ｓ ｔ ｋｉ ｇ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏｆ Ａ ＮＳＹＳ Ｗ ｏ ｋ ｎ ｈ． Ｔｈ ｌｍ ｎ ｄ ｌ ｉ ｓ ａ ｌｓ ｅ ｓ ｄ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｆ ａ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｔ ｇ ｒ ｂｅ ｃ ｅ
邑
＼
目标
质量 （ ｇ ｋ）
最 大 变 形 一 阶 固有 频 率 （ ｍｍ） ０ ００ ．２ ４
０ Ｏ ２ ． １７
应 力 （ ａ Ｍｐ ） ４ ５７ ． ９４
３ ８３ ． ８４
（ ） Ｈｚ ｌＯ ８ ５ ．
１Ｏ ５ ８ ．９
旃
优化 前
优化 后
４ ２ ０ ３ ．８
ａ ｔ ｌｗｏ ｋ ｃ ｎｄ ｔ ｎ ｏ ａ ｓｏ ｋ ｉ ｎ ｌ ｚ ｄ ｗｉｈ ｔ ｏ ａ ｉ ｎ ｏｆｗ ｏ ｓ ｔｆｎ ｓ ｂ ａｎｅ ｃｕａ ｒ ｏ ｉｉ ｆｈｅ ｄ ｔ ｃ ｓ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｈｅ ｌｃ ｔｏ ｒｔｓｉｆ ｅ ｓｏ ｔ ｉ ｄ． Ｔｈ ｔ ｔ — ｏ ｅ ｓａ ｉ ａ ｃ
第 ３期 ２１ ０ ２年 ３月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏｄｕ ａ ａ ｈｉ ｌ ｒ Ｍ ｃ ｎｅ Ｔｏｏ ｌ＆ Ａｕｔ ｍ ａ ｉ ａ ｕｆ ｃ ｕ ｉ ｇ Ｔｅ ｈｎ ｑｕｅ ｏ ｔｃ Ｍ ｎ ａ ｔ ｒ ｎ ｃ ｉ
Ｎｏ． ３ Ｍ ａ ．２ ２ ｒ ０１
元分 析及 优 化设 计 具有 很重 要 的工 程意 义 。
下 的最大 载 荷 作 为 载 荷 边 界 条 件 ， 据 实 际情 况 为 根 主轴 箱添 加 了约 束 边 界 条 件 ， 其 进 行 了静 动 态 特 对
性 有 限元 分 析 和 多 目标 多 尺 寸 的 优 化 设 计 。
滑块 质量 ／ ｇ ｋ
高 了一 阶 固有 频 率 ， 幅度 提 升 了 主 轴 箱 的 静 动 态 大
性 能 ， 到 了预期效 果 。 达
［ 考文献］ 参 ［ ］刘 超 峰 ， 功 学 ， 淳 ， ．Ｄ Ｇ ５ １ 张 张 等 Ｖ ８ ０高 速 立 式 加 工 中 心 主 轴箱灵敏度分析 ［］ Ｊ ．组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 ，０ ０ ２ １
１６２ １ ０ ３）
摘 要 ： 高 速 立 式 加 工 中心 主 轴 箱 为 研 究 对 象 ， 对 其 结 构 特 点 ， 用 Ａ Ｓ ＳＷｏｋ ｅ ｃ 以 针 利 Ｎ Ｙ ｒｂ ｎ ｈ平 台 建 立 了
有 限元模 型。 分析 主轴 箱的 实 际工作 情 况 ， 到 其 刚 度 最 差 的工 况 位 置 ， 得 对此 位 置 进行 了铣 削工 况 下 的静 力分 析 。对 主轴 箱进行 模 态分 析 ， 取 了前 四 阶 固有频 率及 振 型 图。根 据静 动 态特 性 分析 结 提 果 对主轴 箱进行 了多 目标 多尺 寸的优 化设 计 。对优 化后 的主轴 箱进 行 了静动 态特性 有 限 元分 析 ， 结 果表 明优 化后 的主轴 箱静 动 态特 性有 显著 提 高。
ｗｉ ｈ ｉｓ ｆｕ ａｕａ ｒｑ ｅ ｃｅ ｎ ｉｒｔ ｎ ｍｏ ｅｓｇ ｔ ｎ ｔ ｔｅ ｆ ｔ ｏ ｒｎ ｔｒｌｆｅ ｕ ｎ ｉｓａ ｄ ｖｂ ａｉ ｄ ｌ ｏｔ ．Ｍｕｔ ｏ ｊｃｉｅ ａ ｄ ｍｕｔ ｐ ｒｍｅｅ ｈ ｒ ｏ ｅ ｌ —ｂｅ ｔ ｎ ｌ— ａａ ｔｒ ｉ ｖ ｉ
（ ０）：８—９ ． １ ８ ０
［ ］丛 明 ， 贵 飞 ， ２ 王 宋健 ．高 速 立 式 镗 铣 加 工 中 心 滑 枕 动 态 特
性有限元分 析 ［ ］ Ｊ ．组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 ，０ １ ２ １
最 大 位 移 Ｓ／ ｍｍ
（ ）： ６ １—４， ． ８
（ 主轴 箱优 化尺 寸对 位移 变形 的灵 敏度 ｃ ）
关 键 词 ： 轴 箱 ； 力 分 析 ； 态 分 析 ； 化 设 计 主 静 模 优
中 图 分 类 号 ：Ｈ１ ４ Ｔ ６ Ｔ １ ；Ｇ ５
文献 标 识码 ： Ａ
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌｍ ｅ ｎ ｙｓｓ ａ ｎ ｔ ｅ ｎｔＡ ａｌ ｉ ｎｄ Ｏｐｔｍ ｉａｔｏ ｅ ｓ ｏ ｋ Ｂａ ｅ ｎ ＡＮ Ｓ Ｓ Ｗ ｏ ｋ ｎｃ ｉ ｚ ｉ ｎ ｏｆＨ ａｄ ｔ ｃ ｓ ｄ ｏ Ｙ ｒ ｂｅ ｈ ＺＨＯＵ —ｉｎ ，Ｗ ＡＮＧ ｉｆ ｉ Ｚｉｌ ｇ ａ Ｇｕ —ｅ ，ＣＯＮＧ ｉ ｇ Ｍ ｎ
Ｏ 引 言
主轴箱 是 高 速 立 式 加 工 中心 的 核 心 部 件 ， 静 其 动 态性 能直 接 影 响 高 速 立 式 加 工 中心 的加 工 精 度 、 精 度稳 定性 和 抗 振 性 … 。在 加 工 中 心 工 作 过 程 中 ， 主 轴箱 在滑 枕 上上 下 移 动 ， 当其 运动 到最 下 端 时 ， 主 轴箱 形 成一 个悬 臂 梁 结 构 ， 时 主轴 箱 的刚 度 最 差 。 这 因 此 ， 主轴 箱 进 行 此 工 况 位 置 的静 动 态 特 性 有 限 对
ｎ ｌ ｓ ｓ ｉ ｅ ｆ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ａ ｓ ｏ ｋ ｕｎ ｅ ｈ ｏ ｄｉ ｏ ｆ ｂ ｒ ｎ ｎ ｉ ｉ ｇ． Ｍ ｏｄ ｌ ａ ｌ ｓ ｓ ｉ ａ ｅ ａ ｙ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｍ ｄ ｏ ｈ ｅ ｄ ｔ ｃ ｄ ｒ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔ ｎ ｏ ｏ ｉ ｇ ａ ｄ ｍ ｌ ｎ ｉ ｌ ａ ｎａ ｙ ｉ ｓ ｔ ｋ ｎ
（ Ｅ—ｍ ｉ ｚ ｉｎ ｚ ｏ — ｍ ｇ １ ３ ｃ ｍ。 ａｌ ｉ ａ ｇｈ ｕ ｄ ｔ＠ ６ ． ｏ ）ｌ
・
２ ０・
组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术
第 ３期
特 性 得 到 了显 著 提 高 。
表 ３ 优 化 前 后 有 限 元 分 析 结 果 对 比
●
星
以减 轻重 量 为 目标 函数 、 移 变 形 和 一 阶 固 有 位
［ ］丛 明 ， 波 ， 资 亮 ．车 一 拉 数 控 机 床 拖 板 有 限 元 分 析 ４ 房 周 车
及优化设计 ［］ Ｊ ．中 国 机 械 工 程 ，０ ８ ２ ：０ ２０ （ ） ２８—２３ １．
频率 为约 束 函数对 主 轴箱 进 行 尺 寸优 化 。优 化 后 的
箱 静 动 态 性 能 云 图 。 然 后 通 过 对 主 轴 箱 ７个 关 键 尺 寸进 行灵 敏度 分析 ， 到对 主轴箱 性 能影 响较 大 的 ４ 找
个 尺寸 。通 过 对 主 轴 箱 进 行 尺 寸 优 化 ， 少 了 主 轴 减 箱 的质量 ， 降低 了主轴 箱 的最 大 变 形 和最 大 应 力 ， 提
ｎ ｅｉｇ ｅ ｒ ，Ｄａｉｎ Ｕｎｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｄａｉｎ Ｌａ ｎｎ ６ ２ ｎ ｌ ｉｅｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｙ Ｔ ｌ ｉｏ ｉ ｇ１ ０ ３，Ｃ ｉａ ａ １ ｈｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｅ ｄ ｔｃ ｆ ｉｈ ｓ ｅ ｄｖ ｒ ｃ ｌ ｃ ｉｉｇｃ ｎｅ ｓｔｋ ｎａ ｈ ｂｅ ｔ ｆｓ ｄ ｈ ｉｉ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅｈ ａ ｓｏ ｋ ｏ ｇ —ｐ ｅ ｅｔ ａ ｈｎｎ ｅ ｔｒｉ ａ ｅ ｓｔｅｏ ｊｃ ｕ ｙＴ ｅｆ ｔ ｈ ｉ ｍａ ｏ ｔ ｎｅ
［ ］韩 江 ， 超 ， 银 鸽 ， ．大 型 数 控 落 地 镗 铣 床 主 轴 箱 的 ３ 孟 姚 等 有 限 元 分 析 ［ ］ 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 ，０ ９ Ｊ． ２ ０
（ ０） ８ １ ： ２—８ ． ４
图 ８ 优 化 尺 寸 灵 敏 度 分 析
４ ３ 尺 寸 优 化 及 结 果 分 析 ．
（ ．ＤａｉｎＭａ ｈｎ ｏ ｌＧ ｏ ｐ Ｃ ｒ ． ａｉｎ Ｌａ ｎ ｎ ６ ０，Ｃ ｉａ； ．Ｓ ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌｏ ｎ ｉ １ ｌ ｃ ｉｅＴ ｏ ｒｕ ｏｐ ，Ｄ ｌ ｉｏ ｉｇ１ ６ ２ ａ ａ １ ｈｎ ２ ｃ ｏ ｌ ｃ ａ ｉａ ｆ ｇ— ｏ Ｅ
１ 主 轴 箱 有 限 元模 型
１ １ 高 速立 式加 工 中心 ． 高速立 式镗铣加 工 中心 采用 龙 门式结 构 ， 主要 由
床身 、 梁 、 枕 、 横 滑 主轴 箱 等 部 件 组 成 ， 结 构 模 型 如 图 其
１ 所示 。在加工 中心加 工过程 中 ， 工作 台不动 ， 主轴 箱 沿着滑枕 运动实现 主轴 方 向 的运 动 ， 枕沿着 横 梁 滑
尺寸 Ｐ ｌ为 ８ ４ ５ ７ ． ｍｍ， ４ 为 ６ ． ２ Ｐ ９ ６ ｍｍ， ６ 为 ２ ３ Ｐ ５．
４ ｍｍ， ６ Ｐ７为 ３ ４ ５ ｍｍ， 行 圆 整 后 Ｐ１为 ８ ５ ５ ．４ 进 ７ ｍｍ ，
［ ］ＭｉｇＣ ｎ ，ＱａｇＺ ａ ，Ｔ ｏＨ ｎ ｎ ｕ ｎｅｏ ｉｅｅ ｔ ５ ｎ ｏｇ ｉ ｈ ｏ ａ ａ ．Ｉｆ ｅｃ ｆｄ ｆ ｎ ｎ ｌ ｆｒ
４ ８ ２ ０ ．７
比 较
减 少
２ ８ｌ ３．
降 低
０． ０ ７ ０７
提 高
２ ７ ９． ９
降 低
０． １ ７４
ｆ１ 轴箱 优化 尺寸 对一 阶固有 频率 的灵 敏度 ａ主
５ 结 束 语
●
暑
曼
、
首先 通过 对 主 轴 箱 进 行 有 限元 分 析 ， 到 主轴 得
本 文建 立 了主 轴 箱 的 有 限 元 模 型 ， 以铣 削 工 况
收 稿 日期 ：０ １—１ ０ 修 回 日期 ：０ １—１ ２１ ０— ８： ２１ ０—１ ８
基金项 目： 国家 “ 档 数 控 机 床 与 基 础 制 造 装 备 ” 技 重 大 专 项 课 题 （ ０ １ Ｘ ４ ０ 高 科 ２ １ Ｚ ０ ０ ２—１ １ ６） 作 者 简 介 ： 孜 亮 （９ ６ ） 男 ， 苏 金坛 人 ， 职 于 大 连 机 床 集 团 有 限 责 任 公 司 技 术 中 心 数 控 机 床 研 究 所 ， 周 １６ 一 ， 江 任 主要 从 事 机 床 设 计 等 研 究 工 作 ，
文 章 编 号 ：０ １— ２ ５ ２ １ ） ３ ０ ７— ４ １ ０ ２ ６ （ ０ ２ ０ —０ １ ０
基 于 Ａ Ｓ ＳＷｏｋ ｅ ｃ 主 轴 箱 Ｎ Ｙ ｒｂ ｎｈ的 有 限 元 分 析 及 优 化 设 计
周 孜 亮 王 贵 飞 ， ， 丛 明
（． １ 大连 机 床集 团有 限责任 公 司 ， 宁 大连 １ ６ ２ ； ． 辽 ６ ０ ２ 大连 理 工 大 学 机械 工 程 学 院 ， 宁 大连 １ 辽
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目标
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最 大 变 形 一 阶 固有 频 率 （ ｍｍ） ０ ００ ．２ ４
０ Ｏ ２ ． １７
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４ ２ ０ ３ ．８
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第 ３期 ２１ ０ ２年 ３月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
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元分 析及 优 化设 计 具有 很重 要 的工 程意 义 。
下 的最大 载 荷 作 为 载 荷 边 界 条 件 ， 据 实 际情 况 为 根 主轴 箱添 加 了约 束 边 界 条 件 ， 其 进 行 了静 动 态 特 对
性 有 限元 分 析 和 多 目标 多 尺 寸 的 优 化 设 计 。
滑块 质量 ／ ｇ ｋ
高 了一 阶 固有 频 率 ， 幅度 提 升 了 主 轴 箱 的 静 动 态 大
性 能 ， 到 了预期效 果 。 达
［ 考文献］ 参 ［ ］刘 超 峰 ， 功 学 ， 淳 ， ．Ｄ Ｇ ５ １ 张 张 等 Ｖ ８ ０高 速 立 式 加 工 中 心 主 轴箱灵敏度分析 ［］ Ｊ ．组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 ，０ ０ ２ １
１６２ １ ０ ３）
摘 要 ： 高 速 立 式 加 工 中心 主 轴 箱 为 研 究 对 象 ， 对 其 结 构 特 点 ， 用 Ａ Ｓ ＳＷｏｋ ｅ ｃ 以 针 利 Ｎ Ｙ ｒｂ ｎ ｈ平 台 建 立 了
有 限元模 型。 分析 主轴 箱的 实 际工作 情 况 ， 到 其 刚 度 最 差 的工 况 位 置 ， 得 对此 位 置 进行 了铣 削工 况 下 的静 力分 析 。对 主轴 箱进行 模 态分 析 ， 取 了前 四 阶 固有频 率及 振 型 图。根 据静 动 态特 性 分析 结 提 果 对主轴 箱进行 了多 目标 多尺 寸的优 化设 计 。对优 化后 的主轴 箱进 行 了静动 态特性 有 限 元分 析 ， 结 果表 明优 化后 的主轴 箱静 动 态特 性有 显著 提 高。
ｗｉ ｈ ｉｓ ｆｕ ａｕａ ｒｑ ｅ ｃｅ ｎ ｉｒｔ ｎ ｍｏ ｅｓｇ ｔ ｎ ｔ ｔｅ ｆ ｔ ｏ ｒｎ ｔｒｌｆｅ ｕ ｎ ｉｓａ ｄ ｖｂ ａｉ ｄ ｌ ｏｔ ．Ｍｕｔ ｏ ｊｃｉｅ ａ ｄ ｍｕｔ ｐ ｒｍｅｅ ｈ ｒ ｏ ｅ ｌ —ｂｅ ｔ ｎ ｌ— ａａ ｔｒ ｉ ｖ ｉ
（ ０）：８—９ ． １ ８ ０
［ ］丛 明 ， 贵 飞 ， ２ 王 宋健 ．高 速 立 式 镗 铣 加 工 中 心 滑 枕 动 态 特
性有限元分 析 ［ ］ Ｊ ．组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 ，０ １ ２ １
最 大 位 移 Ｓ／ ｍｍ
（ ）： ６ １—４， ． ８
（ 主轴 箱优 化尺 寸对 位移 变形 的灵 敏度 ｃ ）
关 键 词 ： 轴 箱 ； 力 分 析 ； 态 分 析 ； 化 设 计 主 静 模 优
中 图 分 类 号 ：Ｈ１ ４ Ｔ ６ Ｔ １ ；Ｇ ５
文献 标 识码 ： Ａ
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌｍ ｅ ｎ ｙｓｓ ａ ｎ ｔ ｅ ｎｔＡ ａｌ ｉ ｎｄ Ｏｐｔｍ ｉａｔｏ ｅ ｓ ｏ ｋ Ｂａ ｅ ｎ ＡＮ Ｓ Ｓ Ｗ ｏ ｋ ｎｃ ｉ ｚ ｉ ｎ ｏｆＨ ａｄ ｔ ｃ ｓ ｄ ｏ Ｙ ｒ ｂｅ ｈ ＺＨＯＵ —ｉｎ ，Ｗ ＡＮＧ ｉｆ ｉ Ｚｉｌ ｇ ａ Ｇｕ —ｅ ，ＣＯＮＧ ｉ ｇ Ｍ ｎ
Ｏ 引 言
主轴箱 是 高 速 立 式 加 工 中心 的 核 心 部 件 ， 静 其 动 态性 能直 接 影 响 高 速 立 式 加 工 中心 的加 工 精 度 、 精 度稳 定性 和 抗 振 性 … 。在 加 工 中 心 工 作 过 程 中 ， 主 轴箱 在滑 枕 上上 下 移 动 ， 当其 运动 到最 下 端 时 ， 主 轴箱 形 成一 个悬 臂 梁 结 构 ， 时 主轴 箱 的刚 度 最 差 。 这 因 此 ， 主轴 箱 进 行 此 工 况 位 置 的静 动 态 特 性 有 限 对
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组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术
第 ３期
特 性 得 到 了显 著 提 高 。
表 ３ 优 化 前 后 有 限 元 分 析 结 果 对 比
●
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以减 轻重 量 为 目标 函数 、 移 变 形 和 一 阶 固 有 位
［ ］丛 明 ， 波 ， 资 亮 ．车 一 拉 数 控 机 床 拖 板 有 限 元 分 析 ４ 房 周 车
及优化设计 ［］ Ｊ ．中 国 机 械 工 程 ，０ ８ ２ ：０ ２０ （ ） ２８—２３ １．
频率 为约 束 函数对 主 轴箱 进 行 尺 寸优 化 。优 化 后 的
箱 静 动 态 性 能 云 图 。 然 后 通 过 对 主 轴 箱 ７个 关 键 尺 寸进 行灵 敏度 分析 ， 到对 主轴箱 性 能影 响较 大 的 ４ 找
个 尺寸 。通 过 对 主 轴 箱 进 行 尺 寸 优 化 ， 少 了 主 轴 减 箱 的质量 ， 降低 了主轴 箱 的最 大 变 形 和最 大 应 力 ， 提
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［ ］韩 江 ， 超 ， 银 鸽 ， ．大 型 数 控 落 地 镗 铣 床 主 轴 箱 的 ３ 孟 姚 等 有 限 元 分 析 ［ ］ 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 ，０ ９ Ｊ． ２ ０
（ ０） ８ １ ： ２—８ ． ４
图 ８ 优 化 尺 寸 灵 敏 度 分 析
４ ３ 尺 寸 优 化 及 结 果 分 析 ．
（ ．ＤａｉｎＭａ ｈｎ ｏ ｌＧ ｏ ｐ Ｃ ｒ ． ａｉｎ Ｌａ ｎ ｎ ６ ０，Ｃ ｉａ； ．Ｓ ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌｏ ｎ ｉ １ ｌ ｃ ｉｅＴ ｏ ｒｕ ｏｐ ，Ｄ ｌ ｉｏ ｉｇ１ ６ ２ ａ ａ １ ｈｎ ２ ｃ ｏ ｌ ｃ ａ ｉａ ｆ ｇ— ｏ Ｅ
１ 主 轴 箱 有 限 元模 型
１ １ 高 速立 式加 工 中心 ． 高速立 式镗铣加 工 中心 采用 龙 门式结 构 ， 主要 由
床身 、 梁 、 枕 、 横 滑 主轴 箱 等 部 件 组 成 ， 结 构 模 型 如 图 其
１ 所示 。在加工 中心加 工过程 中 ， 工作 台不动 ， 主轴 箱 沿着滑枕 运动实现 主轴 方 向 的运 动 ， 枕沿着 横 梁 滑