數(shù)控加工中心立柱的有限元分析和試驗研究.pdf

1、目前我國機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法多數(shù)仍停留在感性和經(jīng)驗設(shè)計階段，導(dǎo)致產(chǎn)品的精度和可靠性難以達(dá)到國際水平，在很大程度上制約了我國機床行業(yè)的發(fā)展。
　　 本文以LH714型加工中心的立柱為研究對象，將有限元法這一最常用的結(jié)構(gòu)分析方法引用到立柱的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計中來。首先，根據(jù)加工中心的結(jié)構(gòu)特點以及立柱的受力情況，對立柱的局部結(jié)構(gòu)作了適當(dāng)?shù)暮喕?，在SolidWorks中建立了立柱的幾何模型，并轉(zhuǎn)化為IGES格式文件導(dǎo)入ANSYS中，通過對模型

2、做適當(dāng)?shù)膸缀涡扪a和完善、定義單元類型和材料屬性、施加邊界約束條件、劃分網(wǎng)格后建立了立柱的有限元模型。然后根據(jù)靜態(tài)力學(xué)的有關(guān)知識，提出了立柱三種靜態(tài)工況的模擬，并施加載荷對立柱進(jìn)行靜力有限元分析。根據(jù)強度理論的適用條件和范圍，選擇了第一強度理論對分析得到的結(jié)果進(jìn)行強度的校核，并參照設(shè)計精度要求，根據(jù)最大位移變形量對立柱的剛度進(jìn)行了評估。由模態(tài)分析得到了立柱的前十階固有頻率和振型。通過現(xiàn)場應(yīng)變測試，得到了立柱上的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，并提出了一

3、種立柱應(yīng)變的快速實用的檢測方法。
　　 有限元分析的結(jié)果表明，立柱的強度是滿足設(shè)計要求的，但剛度不夠。上述結(jié)果是模擬立柱在設(shè)計限定的極限載荷作用下得到的，而實際上，在極限工況下，加工產(chǎn)生的反作用力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到極限載荷的。從應(yīng)變測試的結(jié)果可以看出，加工中心在正常加工時，即便是處在極限工況下，立柱產(chǎn)生的應(yīng)變也接近于零。因此，從這一點可以說明實際中立柱的剛度還是能夠滿足大多數(shù)加工要求的。
　　 最后，本文在現(xiàn)有理論分析和測試試