卧式加工中心床身结构的有限元分析

0 引言

加工机床的高速化对机床的动态性能提出了越来越高的要求，近年来国内外对机床结构动态设计方面都开展了大量的研究。加工中心进给系统动态及工作台为研究对象，建立了进给系统的有限元模型，利用ANSYS Workbench软件进行了分析，以提高工作台的固有频率为优化目标进行了工作台的尺寸优化[1]；在高速卧式加工中心动态设计时候，通过动态测试的方法获得导轨结合面的特性参数并将其应用到数字仿真模型中，提高了模型的精度。在加工中心的结构优化设计过程中，对主要部件的拓扑优化设计，提高了加工中心的静动态特性[2]；以机床床身为研究对象，建立床身的简化有限元模型，以固有频率作为衡量床身动态性能优劣的指标，重点研究床身固有频率的变化趋势以及主轴箱支撑台筋板布置方式对床身动态特性的影响，并对此提出有效的解决方案[3]。

床身是机床关键零部件之一，是整个机床的基础，主要起承重的作用[4,5]。本文在前期研究的基础上，以某大型卧式加工中心床身为研究对象，该床身由于采用传统的经验设计，缺乏相关动态特性分析的支撑，所以有必要对该卧式加工中心床身进行动态分析，找到其结构刚度的薄弱环节。本文首先建立了床身部件的三维模型，利用有限元软件ANSYS Workbench对床身结构进行静、动态分析，为床身结构的进一步优化指明了方向。

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结论

1）对试制加工中心床身进行实体化建模并运用ANSYS Workbench有限元分析软件对床身进分析，得出了改床身结构的静、动态特性。

2）通过对前四阶频率的振型研究，分析了试制床身在不同频率振型下的变形，指出了其结构刚度的薄弱点，为该卧式加工中心床身的优化打下了基础并提供了一定的方向。

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