平面磨床床身结构分析与优化设计.pdfVIP

设计与制造 · 机械研究与应用 · 平面磨床床身结构分析与优化设计 应鸿烈 ，杨绍荣 (金华职业技术学院，浙江 金华 321007) 摘 要 ：平面磨床床身动静刚度直接影响机床的加工质量 通过建立某型平面磨床床身有限元分析模型并进行静态 和模态分析，对床身结构进行改进 ，然后在此基础上进行结构优化 ，优化后床身质量下降15．6％，而结构的固 有频率和刚度变化不大，取得明显的优化效果。 关键词：平面磨床床身；有限元分析；结构优化 中图分类号：TG580．23 文献标识码：A 文章编号：1007—4414(2012)O1—0o87一o3 Structureanalysisandoptimizationdesignofplanegrinderbed YingHong-lie，YangShao-rong (Jinhuacollegeofprofessionandtechnology，Jinhna Zhejiang 321007，China)) Abstract：Thedynamicandstaticstiffnessofplanegrinderbeddirectlyaffectprocessingqualityofthemachinetoo1．Onthe basisofthefinitcelementanalysismodelforaplanegrinderbed．thestaticstateandmodalanalysisaredoneandthestructure ofthegrinderbedisimproved．Aftertheseoptimaizations，thestructuralnatural~equeneynadstiffnesschangealittle，butthe structuralweightofthegrinderbedreduces15．6％ ．thustheobviousoptimizationresultisachieved． Keywords：planegrinderbed；Finiteelementanalysis；structureoptimization 1 引 言 孔和倒角等结构 。 平面磨床作为一种重要的机械零件加工设备，广 床身材料为HT250，弹性模量E=1．1xi0MPa， 泛应用于尺寸精度和表面质量要求较高的各种平面 泊松比 =0．28，密度P=7．2×10曲kg／ITlm 。利用有 加工。床身是磨床的重要基础部件 ，起着支撑和连接 限元分析软件ANSYS建立床身的三维实体模型，选 工作台、立柱等关键零部件的作用。床身结构的布局 择8节点的Solid45单元对床身结构进行网格划分， 形式和设计尺寸决定了其动态特性的优劣，如静动刚 划分网格后的模型如图1所示。 度的大小和结构的模态振型等特征。床身的静刚度 床身承受的载荷主要来 自于床身结构 自重、立柱 和动态特性直接影响被加工零件的质量 J，改变床 和工作台自重以及由磨削力引起的作用在其上的压 身的结构布局和进行尺寸优化可改善其静刚度和动 力载荷，以均布载荷的形式加载。床身直接安装在垫 态特性，对提高磨床的加工精度具有重要意义 2J‘。 铁上，可简化为在所有地脚螺栓处全约束处理，对床 笔者应用有限元方法对某型卧轴矩台平面磨床的床 身施加约束与载荷后如图2所示。 身结构进行静、动态性能分析，探讨床身的不同结构 对静、动态性能的影响，在对结构不做重大改动的基 础上实现磨床床身结构的优化。 2 建立床身有限元模型