〇论文引言
立柱是代生产加工制作重点的至关重要组件之_ ，其成分的静、动 态优点对数控车床的全局性能得着举足深浅的功用 ，其强 度、钢度及动态平衡性将进行后果到数控车床的代生产加工制作可靠性强 ，精密度、代生产加工制作 转化率、抗振性及寿命[1 ] 。可以通过大规模实际操作探讨和实验设计模 拟 ，本论文以4种不一样的立柱内控筋板内容为理论研究另一半 ，利 用ANSYSPC软件对立面柱实现静结构力学进行分折和模态进行分折 ， 探究对比分析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立柱的不多元类别 1.1 树立三维图像CAD绘图
利用UG NX8. 0建设的某五轴连动连动生产制作咨询中心立 柱类别图甲1图甲中 。绘图的造型为圆形 ，长946 mm ， 宽850 mm,高2 235 mm,焊接钢管壁厚15 mm 。为增长立柱的 刚度好的 ，在立柱内外部沾满了筋板 ，筋板板厚为为30mm ，4 种有差异 结构特征的筋板结构特征如图甲所示2已知 。立柱内壁筋板排 列不不太不一样 ，会从而造成其特点存有有一定的测量误差 ，净重、打造 生产成本及锻造等级也不会不太不一样 。就此制定人士应合理需要考虑 不同情况下 ，制定事实能够并有便于于车辆及成本价最少 的格局方案格式 。
1.2建模的要学会简化
本段二元对立柱做好静力和模态介绍 ，以的其弯曲刚度、 密度和当下的速度的改变前景 。有限责任的元实体实体类别的质量好坏将直 接后果到深入分析结论的准确的度和统计能力 ，因为立柱是 _个煅造件 ，更具构成比较复杂、质量分数浩物的优点 ，要对它 树立精准的有限责任的元实体实体类别是很决不易的 ，以至于为削减计 算的工作任务量 ，预防立柱实体实体类别对其进行不必要的抽象化 。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板材确定与网格区域划分
给对模型增添装修建筑资料抗性是有限的元研究的第_个步 骤 。区别的机械部件其装修建筑资料不一种 ，忍受负载程度都不_ 样 ，故装修建筑资料抗性就不一种 。因灰生铁HT250各向同 性、金相组建分布不均一致、抗拉的强度的强度高 ，但是很满足是 工艺平j9九游会平台柱的用料使用的 。灰生铁HT250的回弹性模 量为1. 1X10uPa ，泊松比是0. 28,体积密度为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] ，下图3表达 。4种立柱节构 十分有限元类别的分支个数和标段个数见表1 。
表1 4种立柱筋板样式限制元类别接点个数和象限个数
|
筋板的形式 |
端点总量 |
单位总量 |
|
A |
54 055 |
29 191 |
|
B |
47 569 |
25 602 |
|
C |
56 581 |
32 124 |
|
D |
45 796 |
23 055 |
1.4产生超载负荷及进行约束
立柱底下连接滑块与床阴茎上的导轨遇到性 ，所以说对 立柱与床身遇到性位置增加不变帮助 ，不变住其6个自 由度 。上班时立柱承载繁琐的房间负载 ，主耍还有其 产品自身容量、轴箱、拖板及铣头等性能的容量并且钻削力对 立柱的能力 ，将立柱只受的各负载转移成聚集负载施 加在立柱上面上 。
2静力组成部分探讨
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] 。
立柱静承载能力比是考量数控布局效果薄厚的一种必要 指数 ，它因立柱的村料、的尺寸的大小、筋板的现场布置方式等 问题而不同的 。为使生产粗加工核心在生产粗加工元件时该钻削力而 进而引发的数控弯曲变形及因立柱的抗振性而进而引发的使刀具产生变 形实现面积最小值 ，就必须立柱的冗余承载能力比足够高m 。通 过静态变量概述得出结论的4种立柱筋板结构设计的位移量、合应 力及质做对比如表2如下图所示 。
表2 4种立柱筋板构造位移量、合剪切力及性能对比性
|
筋板行式 |
位移量（pm) |
合内应力（MPa) |
高质量（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 |
单从冗余数据表格分析所的表现出的数据表格上可能看出来蜂窝形 的筋板行式（成分A)是这4种构成中最好的选择的：其最高 位移量只要有10.036 ^m ，主耍遭受在立柱边侧部分 ，其 极大剪切力为1. 116 7 MPa ，通常进行在导轨表层区 ， 哪些区较其余区可能铁的许用能力240 MPa 。还具有蜂窝形筋析的立柱的位 移云图和内应力云图图甲4、图5随时 。
3模态剖析
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 。的对比察觉：兼有蜂窝形筋板的立柱 的信息效能最合适 ，其1阶的频率只剩下36. 309 Hz ，是4种 筋板设备构造中1阶的频率最窄的 ，详细说明蜂窝型筋板框架结构方案的最 满足此立柱框架结构方案的设计方案 。含有蜂窝形筋析的立柱的前6 阶振型图如下图6图甲中 。
表3 4种立柱型式的前6阶规律及振型 Hz
|
阶数 |
筋板方法 |
振型描术 |
|||
|
结构的A |
设备构造B |
设计C |
节构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) 应运ANSYS Workbench对兼具4种各不相同形 状筋板的立柱结构的实现冗余剖析和模态剖析 ，到其 相对而言应的位移、应力应变与前6阶具有规律 。
(2) 立柱的比较大的位移其基本發生在其壳体空间j9九游会平台；最 大载荷其基本發生在导轨壳体空间j9九游会平台 ，4种立柱的比较大的应 力都远小于等于灰碳钢抗拉能力屈服强度240 MPa ，方案完全性满足需要必须 。
(3) A的结构的钢度非常好 ，B框架后者；A形式的低 阶模态頻率平均 ，C组成其二 。
(4) 综上来考虑立柱筋板的冶炼价格、繁复层次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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