文档介绍：数控立式车床立柱的有限元分析及优化
The fi nite element analysis and optimization of the vertical column
C vertical turning machine
盛艳君,张黎燕,栗永非
SHENG Yan-jun, ZAHNG Li-yan, LI Yong-fei
(河南新乡职业技术学院,新乡 453000)
摘要:随着工业化产业飞速发展,各行各业对于数控机床的需求越来越大,相关要求也越来越高,需
要机床有良好的刚度,精度和加工工艺性。对此开展有限元分析工作可以优化机床的设计。
作为车床主要部件之一,立柱直接影响加工工件的精度和表面粗糙度。本文通过研究CK516型
数控立式车床的立柱,通过有限元分析,开展优化设计,以此提高整体性能。具体工作通过
实体建模,通过有限元分析得到相对应的位移和应力云图,之后进行模态分析来研究其静动
态曲线,最终优化设计结构,并进行了验证工作。
关键词:数控立式车床;立柱;有限元分析;优化设计
中图分类号:TG659 文献标识码:B 文章编号:1009-0134(2013)07(下)-0114-04
Doi:.1009-(下).33
0 引言国外研究机构在机床结构优化方面开展了很
现代化工业的发展导致竞争越来越激烈,20 多研究,美国机械工程师学会曾经专门开辟研究
世纪80年代末期,数控技术发展迅速,作为机床领域,进行相关的可以采用有限元软件来进行参数
工业的拳头产品,已经越来越被制造业所视为关结构设计并全面优化系统的研究。国外的高校和研
键核心设备。如今,市场不仅要求机床体积小, 究机构在机床结构优化设计领域有以下特点:
重量轻,在有良好加工性能的前提下,还需要性 1)分析和设计同步开展;
价比高,传统的设计方法面临着严峻的挑战[1,2]。 2)全生命周期结构优化;
立式车床属于典型加工设备,主要用于加工 3)以虚拟仿真来节省真实试验成本。
大径向尺寸工件,且其轴向尺寸较小,例如各种 国内研究情况
轮,盘,套类圆柱形或圆锥形零件,也可以胜任国内在这方面也进行了丰富的探索和研究,
螺纹、仿形加工,铣削和磨削等工作。与传统的主要通过静力学分析和模态分析来开展。山西大
卧式车床相比,它的优点十分突出,垂直布局易学的陈文瑛对MB2B-1200型高速外圆磨床使用
于夹装和找正,减轻了主轴的负载,可以长期保脉冲激振法进行了动态性能的研究,得到了振型
持高加工精度,占地面积小,排屑容易,切削力图,并提出了改造方法。华东理工大学的刘哲丽
大,因此越来越多的工况下采用立式车床。对M1920磨床结构开展了有限元分析,通过优化
作为数控立式车床的核心部件之一,立柱的和验证对比试验,验证了模型的合理性和优化方
性能对数控立式车床的整体加工能力影响巨大,CAMEO凯模CAE案例库案的可行性。北京航空航天大学的宋晓辉,通
不仅影响加工精度,和加工效率,而且直接决定过参数化建模,优化了XK712数控铣床主轴箱结
抗振性和使用寿命,因此研究立柱的动静态性能构,%,并且增加了系统刚度[3]。
是亟待解决的问题。本文以