基于有限元分析的卧式加工中心立柱优化设计

一、引言

HMC80e 卧式加工中心采用双交换工作台，既可加工较大零件，又可分度回转加工。适用于多工作面零件多工序加工，还特别适合于箱体孔的调头镗孔加工，广泛应用于汽车、内燃机、航空航天、家电和通用机械等行业。

二、立柱静、动态特性分析

图 1 为 HMC80e 整机结构布局，其主要铸件为床身、立柱和主轴箱。主轴箱和立柱通过直线导轨连接，由丝杠驱动沿立柱上下移动，作为主轴箱的主要支撑部件和承载部件，立柱的静动态性能将会影响到刀具，进而影响到加工中心的加工精度和机床的稳定性。

若立柱重量过大，其自身惯性会直接降低机床的响应速度，加速时间以及快移速度都会受到影响。因此，在保证其静动态性能的前提下对立柱进行减重，可提高机床的响应速度以及运行速度，亦可降低机床的生产成本。

该立柱的简化实体模型如图 2 所示，材料选择 HT300灰铸铁。其强度高、耐磨性好。立柱高度为 2200mm，宽度为 870mm，顶部厚度为 115mm，底板厚度为 80mm，外壁板厚度为 30mm，内部筋板厚度为 20mm，总重量为 2.1t。

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结语

本文以卧式加工中心HMC80e产品立柱作为研究对象，利用 SolidWorks Simulation 有限元分析，对立柱进行了静力分析和模态分析，找出了立柱的薄弱环节，进行改进优化。并对结果进行有限元分析，取得了较好的效果。