床身是机床关键零部件之一,以某型卧式加工中心床身为研究对象,建立了床身简化有限元模型,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,以固有频率作为衡量床身动态性能优劣的指标,得出了加工中心床身前四阶固有频率及振型。通过分析,指出了其结构刚度的薄弱环节,为该床身的优化设计打下了基础。 的进一步优化指明了方向。1床身有限元模型的建立卧式加工中心由床身、立柱、工作台及主轴箱等部件组成。其中，床身采用三点支撑结构，是整个机床的基础；立柱采用与床身导轨一高一低的设计方式，大幅降低重量，实现轻量化，并使得该立柱组件获得较高的动态响应性能；主轴箱组件标配6000rpm机械式主轴，通过两级齿轮传动实现大切削扭矩，同时选配8000～12000rpm的电主轴，可进行高速、精密铣削，适合模具等要求较高的零件加工。用三维建模软件SolidWorks对这些部件建立实体模型并装配得到整机模型如图1所示。1.床身；2.立柱；3.主轴箱；4.工作台及工作台滑座；5.交换台站图1卧式加工中心该卧式加工中心床身采用QT-400-15精密铸造而成，自重8300kg；其结构如图2所示，内部主要采用方格筋布筋设计，筋板厚度20mm，主板壁厚25mm，X轴两根导轨跨距为800mm，Z轴两根导轨跨距为750mm。对原有的三维实体模型去除倒角、圆角、沟角，并去除尺寸较小的孔等加以合理简化，取弹性模量1.69×1011Pa，泊松比0.275，采用自由划分网格，本文由公司网站张家港大棚滚圆机采集转载中国知网整理!!http://www.dapenggunyuanji.com/  划分第40卷第3期2018-03后节点总数为1207916，单元总数为308403网格生成如图3所示。图2床身结构示意图图3床身简化有限元模型2床身静力分析根据课题研究的内容和机床的实际工况（立柱在X轴行程中间位置、工作台滑座在Z轴行程后端靠近极限位置、主轴箱置于Y轴下端靠近极限150mm的位置）卧式加工中心床身-电动滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机，忽略其它附件力的影响，该卧式加工中心主要承受自身重力、工作台最大承重、切削力等。其受力情况如表1所示。图4加工中心自重与负载情况根据表1和床身对应的载荷分布，分别在床身的相应安装面上通过RemoteForce命令施加立柱组件重力G2（立柱中置）、主轴组件重力G4、切削力FC、工作台和工作台滑座重力G5、工作台最大承重G6，交换台站重力G7。同时，通过StandardEarthGravity命令或重力加速度对床身施加重力。床身实体模型最终加载情况如图5所示。图5床身载荷图在Solution选项下，插入TotalDeformation，EquivalentStress等命令，从弹出的快捷菜单中选择EquivalentAllResults求解。床身的变形分布图如图6所示。图6床身综合变形图从床身综合变形图得，床身的最大变形位于床身前侧两个床沿角（最大变形量0.0361mm），主要是受交换台站及零件重力、工作负载等影响；其余变形主要发生在床身后侧，X床身后侧导轨面位置等。在后续的结构优化设计中，应该对这些问题进行改善以期得到性能更好的结构。表1卧式加工中心部件自重和负载情况项目单位力备注床身组件重力G1N90000含排屑器立柱组件重力G2N25000主轴组件重力G4N4500工作台滑座和工作台组件重力G5N9500工作台中置卧式加工中心床身-电动滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站张家港大棚滚圆机采集转载中国知网整理!!http://www.dapenggunyuanji.com/