平面磨床床身结构分析与优化

设计与研究Ｄ∞㈣．ｄＲｅ湖咄

平面磨床床身结构分析与优化

沈炜良雷宇晓陈家权陈宗帖

＜广西大学机械工程学院，广西南宁５３０００４）

摘要：针对某型平面磨床床身进行有限元分析，并对床身结构进行改进，然后在此基础上进行优化。优化后，结构固有频率及刚度变化不大，而床身质量却大大下降，取得明显效果。

关键词：平面磨床床身有限元优化

ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＧｒｉｎｄｅｒＢｅｄ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎａｓｕｒｆａｃｅｇｒｉｎｄｅｒｂｅｄ．ｗｅａｌｔｅｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｇｒｌｎｄｅｒｂｅｄａｎｄｃａｒｒｙｏｕｔｓｏｍｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｓｅ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｎｇｅｓａｌｉｔｔｌｅ，ｂｕｔｔｈｅｇＩｉｎｄｅｒｂｅｄ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧｒｉｎｄｅｒＢｅｄ：ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

床身是磨床的一个重要基础部件，它起着支撑和连接工作台、立柱等关键零部件的作用。床身的静刚度和动态特性直接影响到被加工零件的质量，并与磨床的整机性能有着密切关系…。改变床身布局形式和结构尺寸，改善其静刚度和动态特性，对提高磨床的加工精度具有重要意义。一般而言，影响床身本身静刚度和动态特性的主要因素有：结构的断面形状和尺寸；筋板的布置形式和筋板尺寸；构件之间的连接刚度等。文中主要考虑筋板结构对床身性能的影响。文献［２］分析了影响机床结构动刚度的主要因素，并提出了有效的改进方法。本文针对某厂目前正在生产的某型卧轴矩台平面磨床，借助ＡＮＳＹＳ软件建立平面磨床床身及其改进结构的有限元模型，并进行了静、动态分析及优化，探讨实现磨床床身结构改进的方法。１床身有限元建模及边界条件的确定

该磨床床身由前、后床身组成。前床身长４０００ｍｌｎ，宽７９０ｍｔｎ，高７５５ｍｍ，导轨形式为Ｖ一平导轨。后床身长８００ｌｕｍ，宽６００１１１１１１，高７５０ｍｍ，用于安装立柱。前、后床身内部的筋板呈井字形分布。前床身两侧及端面和后床身一侧都开有窗口。床身可以采用地脚螺栓安装在地基上，也可直接安装在垫铁上。

１．１模型简化及有限元模型

床身几何结构复杂，在建模时去掉ｒ部分凸台、螺钉孔、圆角等对分析结果影响不大的细节结构”ｏ。简化后，采用ＡＮＳＹＳ软件提供的Ｓ１ＬＩＤ４５三维实体单元对床身结构进行网格划分。由于床身结构尺寸较大，因此以单元尺寸５０ｈｉｍ进行自由网格划分，划分节点总数为４０５６５，单元总数为１３０９７５。床身原始结构有

位置测最仪的精度达到了目前研究所需的精度，是个比较实用的简单测量仪器。

参考文献

１卢慧卿，土宅光，李亚标等结构光传感器的标定调整方法制造技术与机床，２００７（２）：６７～７０

２千宝光．贺忠海结构光传感器模型及特性分析光学学报，２００２．２２（４）：４８１—４８４

３ＷａｎｇＢａｏｇｕａｎｇ，ＨｅＺｈｏｔｌｇｈａｉＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｍｉｄｔｈｅｃａｌｉｂｒａ—ｔｉｏｎｏｆａｌａｓｅｒｓｔｒｕｅｔｕｍｄｌｉｇｈｔ…ｏｒＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｍａｌ０ｆｌａ∽ｍ，２００１（３）

４甘泉虚拟定位技术中的原理和传感器的研究：［博士学位论文］

天津：天津大学，２０００．

５邱荚源电路北京：高等教育出版社，１９９９．

６郁道银工程光学．北京：机械工业出版社．１９９８

第一作者：卢慧卿，女，１９７８年生，博士研究生，主要从事虚拟定位及图像处理的研究。

（编辑徐洁兰）

（收稿日期：２００７—０３—０５）

文章编号：７１１０７

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