〇绪论
立柱是工艺重点的更重要核心部件之_ ，其结构的的静、动 态功能对数控代制造中心的客观性性能开着举足大小的意义 ，其强 度、硬度及增强性将就直接反应到数控代制造中心的工艺表面粗糙度、工艺 速率、抗振性及寿命[1 ] 。借助大批量社会实践挑战和工作模 拟 ，本论文以4种各种不同立柱里面的筋板状态为研发群体 ，利 用ANSYS系统软件敌对柱实行静测力了解和模态了解 ， 探析比照4种筋板对立柱的静、动态性能的影响 ，最后通 过数据比照给出了内部筋板的最佳结构形式[2-3] 。
1立柱的十分有限元建模 1.1 实现三维立体CAD模型工具
完成UG NX8. 0加入的某五轴一体化一体化激光加工服务中心立 柱对模型如下图所示1下图 。3d模型的性能为方型 ，长946 mm ， 宽850 mm,高2 235 mm,管厚15 mm 。为添加立柱的 刚性基础 ，在立柱内部管理充满了筋板 ，筋板高度为30mm ，4 种不同于构成类型的筋板构成如图是2右图 。立柱外部筋板排 列不同样 ，会产生其性来源于相应的差别 ，毛重、生产 的成本及锻造强度也是同样 。对此事设计预案人应结合综合考虑 几种情況 ，判定实践可以有时候有助进于物流运输及料工费至少 的结构设计预案 。
1.2实体模型的变得简化
从文中相互依存柱实行静力和模态探讨 ，以得出其强度、 比强度和原有工作频率的改变市场需求 。较少元模形的薄厚将直 接影响到到分折最终结果的准确度性度和计算的利用率 ，原因立柱是 _个制作件 ，极具结构类型繁琐、重量巨大的特殊性 ，要对它 确立准确度的较少元模形是很不能被易的 ，但是为抑制计 算的的劳动量 ，处理立柱模形做好必需的简单化 。根据圣
维南原理 ，对模型中的倒角、退刀槽、凸台、螺纹孔等进 行删除或简化[4] ，其目的是为了避免在位置狭小的局 部生成大量的网格单元 ，防止计算量过大和解算时间 过长 ，以影响分析结果的准确性和拖慢有限元分析的 效率 。
1.3建材理解与网格分
给建模确立装修涂料功能是是有限的元定量分析的第_个步 骤 。各种不同的配件其装修涂料不那样 ，顶住反力的大小不_ 样 ，故装修涂料功能就不那样 。因灰球墨铸铁HT250各向同 性、金相组织机构区域划分均、抗压強度強度高 ，因很比较适合作 生产公司立柱的材料施用 。灰铸铁质HT250的柔软性模 量为1. 1X10uPa ，泊松比值0. 28,比热容为7 200 kg/m3 。立柱的整体构造比较复杂 ，利用自适应网格划分 方法对其进行网格划分[5] ，如图如图所示3如图所示 。4种立柱构造 有效元模板的组件数和单无数见表1 。
表1 4种立柱筋板结构局限元类别组件总值和单元式总值
|
筋板方式 |
接点数量统计 |
模快统计数 |
|
A |
54 055 |
29 191 |
|
B |
47 569 |
25 602 |
|
C |
56 581 |
32 124 |
|
D |
45 796 |
23 055 |
1.4施加压力动载荷及依赖
立柱最下面重新安装滑块与床自己身上的导轨触碰 ，往往对 立柱与床身触碰的位置增加固定住住束缚 ，固定住住住其6个自 由度 。运作时立柱经受复杂的的面积超载负荷 ，有有其 载重、主要箱、拖板及铣头等配备的净重还有钻削力对 立柱的用 ，将立柱受到的的各超载负荷换为成集约化超载负荷施 加在立柱上外壁 。
2静力型式概述
静力结构分析是指对其强度和刚度的分析 ，即对 应力和位移变形的分析 。通过静力结构分析 ，设计人 员可以根据立柱在受力过程中的变形趋势 ，为立柱的 后续优化设计提供重要理论依据[6] 。
立柱静硬度是量数控车床整体风格机械性能优劣的一位必要 指标英文 ，它因立柱的建筑材料、长宽比规格、筋板的布置设计手段等 重要因素而的不同 。为使生产台湾丽驰手工加工中心的在生产手工加工零部件时易钻削力而 诱发的数控车床易变型或因立柱的抗振性而诱发的弹簧变 形完成最少值 ，就要立柱的冗余硬度足够了高m 。通 过静态数据分折测出的4种立柱筋板构造的位移量、合应 力及品质差距如表2图甲中 。
表2 4种立柱筋板框架位移量、合剪切力及的品质相对
|
筋板结构 |
位移量（pm) |
合刚度（MPa) |
水平（kg) |
|
A |
10. 036 |
1. 116 7 |
2 137.4 |
|
B |
11. 235 |
1. 214 |
1 962.7 |
|
C |
18. 258 |
2. 566 |
2 544. 9 |
|
D |
15.154 |
1. 657 |
2 391 8 |
单从静态变量阐述所情况出的参数上可分辨蜂窝形 的筋板机构类型（机构A)是这4种节构中尽量的：其主要 位移量只能10.036 ^m ，主要是发生的在立柱边侧空间区域 ，其 非常大热应力为1. 116 7 MPa ，主耍时有发生在导轨壳体行政部分划分 ， 那些行政部分划分较另一行政部分划分极易铁的许用地应力240 MPa 。具备着蜂窝形筋析的立柱的位 移云图和应力比云图如图如图所示4、图5如图所示 。
3模态阐述
通过模态分析能够知道结构的固有频率及振型 ， 这可以对结构提供优化指导以便提高加工质量和效 率 。_般来说 ，固有频率有无限多个模态 ，但真正有实 际意义的只有低阶模态 ，而高阶模态在振动中起的作 用很小[8] 。在对立柱进行模态分析之前要对模型进行 网格划分 ，划分方法与静态结构分析是_样的 。不加 载荷时4种筋板结构的立柱在自由状态下的前6阶频 率及振型见表3 。差别察觉：存在蜂窝形筋板的立柱 的最新功能最好的 ，其1阶频带宽度只能是36. 309 Hz ，是4种 筋板空间结构中1阶速率最高的 ，原因分析蜂窝型筋板格局最 適合此立柱格局设计 。更具蜂窝形筋析的立柱的前6 阶振型图长为6下图 。
表3 4种立柱型式的前6阶频带宽度及振型 Hz
|
阶数 |
筋板结构 |
振型说明 |
|||
|
设备构造A |
形式B |
的结构C |
成分D |
||
|
1 |
36. 309 |
85.267 |
52.312 |
75.243 |
绕Z轴扭弯 |
|
2 |
107.85 |
149. 32 |
109. 25 |
124. 35 |
绕Y轴扭弯 |
(1) 应用ANSYS Workbench对兼备4种各不相同形 状筋板的立柱框架做好动态定性分享和模态定性分享 ，到其 相对来说应的位移、能力还有前6阶当下的概率 。
(2) 立柱的核心是位移核心是会出现在其上端区城内；最 大应力应变核心是会出现在导轨上端区城内 ，4种立柱的核心是应 力都远高于灰铸钢抗拉能力难度240 MPa ，设置全充分满足的标准 。
(3) A组成的强度非常好 ，B框架一方面；A的结构的低 阶模态频繁 比较低 ，C结构设计一方面 。
(4) 总体选择立柱筋板的锻压总成本、简化地步以综合考虑立柱筋板的铸造成本、复杂程度以 =2>所示 。
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