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基于ANSYS数控管螺纹车床主轴箱有限元分析

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态特性提出较高要求 。笔者以加工石油管道管 口螺 纹的专用数控车床的主轴箱为研究对象 ， 对专用数控 车床 的主轴箱进行有限元分析 。
２ ＮＹ Ａ Ｓ Ｓ实体 建模与有限元模 型的生成
２ １ 主轴 箱 实体建 模 ．
专用数控车床 主轴箱箱体结构见 图 １ 所示 。由 于复杂的零件模型直接传递会产生 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 模型无法
Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｄ ｓｇ ｎ ｎ ｌ ｓ ｏ ｐ ｎ ｌ ｏ ｆＮＣ ｂ ｒｎ － ｌ ｎ ａ ｈ ｎ ａ ｅ ｎ ＡＮＳ ｔ ｍｉ ａ ｉ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｆ ｒ ｓ ｉ ｄ ｅ ｂ ｘ ｏ ｏ ｉ ｇ— ｍｉ ｉ ｇ ｍ ｃ ｉ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｓ ｌ ＹＳ
静力分析时， 主轴箱上的各轴承孔上均受轴承作
用力 ， 由弹性力学可知 ， 内圆柱面上载 荷是按余弦 在 规律分布的。只有正确加载轴承孔的余弦分布载荷 ， 才能精确求得箱体 的真实受力状态。由于刀具切削 过程中， 轴承孔内圆柱面不会全部受力 ， 只有半 圆柱
ｎ ｓ ｓｐ ｏ ｓ ｄ ｅ ｓｉ ｒｐ ｅ ． ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔ ａｙ ｉ ； ｔｔ ｎ ｙ ｉ ； ｄ ａ ａｙ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆ ｔ ｅｅ ｎ ｌ ｓｓ ｓ ｉ ａ ａ ｓｓ ｍｏ ｌａ ｌ ｓｓ ｎｅ ｎ ａ ａｃ ｌ ｎ
１ 前
言
机பைடு நூலகம்主轴箱支 承着 主轴 ， 是机床 的主要受力部 件， 其刚度、 动态特性直接影响到加工的精度 ， 加工过
Ｄ ｉ ｉｏ ｊ ， ｎ Ｈ ｎ ， ｉｎＺ ｅ ａ Ｘａ — ｉ Ｗａ ｇ ｏｇ Ｔａ ｈ ｎ—ｑａｇ ｎ ｉ ｎ
（ ｃｏｌｆｍ ｔｉ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅｉ ， ａ ｚｏ ｎｖｒｔ ｏ ｔ ｈｏ ｇ Ｌ ｎ ｏ ａ ｓ ７ ０ ５ Ｃ ｉ Ｓｈｏ ｏ ａｅ ａ ｓ ｅ ｅａｄｅｇｎ ｒ ｇ Ｌ ｎｈ ｕｕ ｉ ｓｙｆ ｅ ｎ ｌ ｙ， ａｚ ｕＧ ｎｕ ３ ００， ｈｎ ｒｌ ｃｎ ｅ ｎ ｅ ｉ ｃ ｏ ｈ ａ）
生成 的 问题 ， 因此需 对 主轴箱模 型进 行适 当 的简 化 和
图 １ 主轴箱结构图
图２ 主轴箱简化图
对 主轴 箱 模 型进 行 自 由网 格 划 分 ， 化 水 平 为 细 ４ 。节点数 为 ３４ １ ， ３０ 个 单元 个数 为 １４３个 。 ６８ ２３ 边界 约束 条件 ．
ｒ ｓｓｉ ｇ ｔｅ ｆ ｒ ｅ ｆ ｍ ｐ ｉ ｎ ．Ｔ ｅ ｉ ｈ ｒ ｎ ｑ ｅ ｃ ｎ ｉ ｒ ｔ ｎｔ ｐ ｎ ｙ ｅ ｎ ｅ ｉ ｒｖ ｎ ｒ ｇａ ｆ ｒｉ ａ － ｅ ｉｔ ｈ ｏ ｃ ｒ ｓ ｏ ｌ ｇ ｈ ｅ ｔ ｒ ｕ ｎ ｙａ ｄ ｖｂ ａｉ ｅ ｉ ａ ａ ｚ ｄ ａ ｄ ｔ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｐ ｏ ｒｍ ｓｗｅ ｋ ｎ ｏ ｉ ｎ ｅ ｆ ｅ ｏ ｙ ｓ ｌ ｈ ｏ ｔ
醯 穷 与 分 析
・
机 械 研 究 与应 用 ・
基 于 Ａ Ｓ Ｓ数 控 管 螺 纹 车床 主 轴 箱 有 限元 分 析 ＮＹ
代 晓进 ， 王 宏， 田振 强
（ 兰州理工大学 材料科学与工程学院， 甘肃 兰州 ７ ０ ５ ） ３０ ０
摘
要 ： 用有限元软件 Ａ Ｓ Ｓ计算分析 了专用数控管螺纹加工车床 主轴 箱的应 力分布 、 采 ＮＹ 变形、 固有频 率及振 型。分
析 结果表面 ， 专用数控管子床的主轴 箱结 构抵抗破 坏的能力较大。通过分析主轴箱 的固有频率和振型 ， 对主
轴 箱结构的薄弱环节提 出了改进方案 。
关键词 ： 限元 ； 态分析 ； 态分析 有 静 模 中图分类号 ：Ｔ １５ ：Ｈ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６— ４４ ２ １ ）３— ０４— ２ １０ ４ １ （０ ０ ０ ０ １ ０
程 的平稳 性 以及机 床 的 振 动 和噪 音 对 主轴 箱 的 动静
选用 １ Ｏ节点的 Ｓ ＬＤ ２ Ｏ Ｉ９ 块单元 ； 材料属性为 Ｈ ２０ Ｔ５ 。 其 弹性模 量 Ｅ＝１２ ５ ／ ｍ 泊 松 比 ＝ ． ， ．Ｅ Ｎ ｍ ， Ｏ ３ 密度 Ｐ
＝
７． Ｅ 一９ｔ ａｍ。 ３ ／ｒ 。
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ａｃ ｌｔ ｎ ａ ａｙ ｉ ｆｔｅ ｓｒ ｓ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ，ｉ ｈ ｒ ｎ ｒ ｑ ｅ ｃｅ ｄ ｍｏ ｅ ｓ ａ ｅ ｎ ｓ ｉｄ ｅ ｂ ｘ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｓ ａ ｅ ，ｃ ｌ ｕ ａｉ ｎ ｓｓｏ ｔ ｓ ｄｓｒ ｕ ｉ ｓ ｎ ｅ ｅ ｔ ｅ ｕ ｎ ｉ ｓａ ｄ ｈ ｐ ｓ ｉ ｐ ｎ ｌ ｏ ｈ ｏ ｌ ｈ ｅ ｉ ｏ ｆ ｎ ｏ ｐ ｃ ａ ｏ ｎ ｆａ ｓ ｅ ｉ ＮＣ ｂ ｒ ｇ—ｍｉ ｉ ｇ ｍａ ｈ ｎ ａ ｅ ｎ ＡＮＳ ｒ ｎ ｒ ｕ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｂ ｘ ｈ ｓ ｍｕ ｈ ａ ｉ ｔ ｎ ｌ ｉ ｌｎ ｃ ｉｅｂ ｓｄ ｏ ｌ ＹＳ ａ ｉ ｔｏ ｃ ｄ ｅ ｄ ｈ ｕ ｔ ｈ ｗｓ ｔａ ｈ ａ ｃ ｂ ｌ ｙ ｉ ｅ ｏ ｉ
主轴 箱在工 作条 件下 ， 轨面 各方 向运 动均 受约 导 束， 故对其导轨面采用全约束。
２ ４ 载荷 情况 ．
修改 ， ２ 图 所示为主轴箱箱体结构简化图， 简化 的 其 基本原则按照 以下几点【２： １ ①在建模 时力 求精确 ， ． 】 以真实反映结构的静动态特性 ； ②忽略模型中所有小 特征 ， 包括倒角、 圆角 、 Ｌ 凸台 ； 小孑及 ③对模 型中的小 锥度、 曲率曲面进行直线化和平面化处理 ； 小 ④不考 虑对整体静 、 动态特性影响小的零部件结构。 由于结构 复杂模型在 Ａ Ｓ Ｓ中建模 工作量较 ＮＹ

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基于ANSYS的K713数控铣床有限元分析及优化设计

基于ANSYS的K713数控铣床有限元分析及优化设计

在建立模型后，需要对模型进行网格划分，并将材料属性设置添加到网格单 元中。这些属性包括弹性模量、泊松比、密度等，以确保有限元分析的准确性。
3、约束与加载
3、约束与加载
在有限元分析中，需确定约束和加载的方式。考虑到K713数控铣床的实际工 作情况，我们将对床身底部进行固定约束，并在主轴和进给轴上施加一定的载荷。
3、未来发展方向和趋势
3、未来发展方向和趋势
随着科技的不断发展，未来K713数控铣床将朝着高精度、高效率、自动化和 智能化的方向发展。为了适应这些发展需求，机床的设计与优化需以下几个方面：
3、未来发展方向和趋势
(1)高精度：通过采用更先进的材料和技术手段，提高机床的加工精度，满足 更高精度的工业需求。
基于ANSYS的K713数控铣床有限 元分析及优化设计
目录
01 一、背景介绍
03 三、优化设计
02 二、有限元分析 04 四、结果分析
一、背景介绍
一、背景介绍
K713数控铣床是一种高效、精准的加工设备，广泛应用于航空、汽车、船舶 等领域。随着科技的不断进步和市场竞争的加剧，提高K713数控铣床的性能、质 量和效益已成为迫切需求。为了满足这些需求，本次演示将基于ANSYS对K713数 控铣床进行有限元分析及优化设计。
2、优化方案
2、优化方案
为了解决上述问题，提出以下优化方案：
2、优化方案
(1)加入缓冲垫：在床身底部与地面之间加入缓冲垫，以减小外部振动对机床 的影响，提高机床的动态性能。
2、优化方案
(2)改变传动方式：采用更高效的传动装置，提高机床的传动效率和稳定性。
2、优化方案
(3)增强刚度：通过优化床身结构，提高机床的整体刚度，减小变形量。
基于ANSYS的CKS6125数控机床主轴的模态分析

基于ANSYS的CKS6125数控机床主轴的模态分析

Ｉ ｔ ｌ ｍｅ ｔａ ａｙ ｉ ｆ ＣＫＳ １ ５ ＣＮＣ ａ ｈ ｎ ｏ ｌｓ ｉ ｄ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｉ ｅ ｅｅ ｎ ｎ ｌ ｓ ｏ ｉ ｓ ６２ ｍ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｐ ｎ ｌ ａ ｅ ｎ ＡＮＳ ＹＳ
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摘
要： 建立 Ｃ Ｓ １５机床 主轴 的三维实体模 型 ， 于 Ａ Ｓ Ｓ有 限元 分析 ， Ｃ Ｓ １５机床 主轴进行 了模 态分析 ， Ｋ６２ 基 ＮＹ 对 Ｋ ６２ 得 出了 Ｃ Ｓ １５机床主 轴 前 五 阶 固有 频 率 和振 型。掌握 Ｃ Ｓ １５机 床 主 轴各 阶振 动 模 态 的 特 点 ， 利 于 Ｋ ６２ Ｋ ６２ 有
基于ANSYS的轴的有限元分析

基于ANSYS的轴的有限元分析

基于ANSYS的轴的有限元分析ANSYS是一种用于工程分析的有限元分析软件，可以用来解决各种结构和物理问题。

在这篇文章中，我将介绍如何使用ANSYS进行轴的有限元分析。

在轴的有限元分析中，我们需要首先创建轴的几何模型。

通过ANSYS的建模工具，我们可以创建轴的几何形状，包括直径、长度和端部的约束条件。

接下来，我们需要定义轴的材料特性。

可以通过ANSYS的材料库选择适当的材料，并输入其弹性模量和泊松比等参数。

在进行有限元分析之前，我们需要将轴的几何模型离散化为有限元素。

可以使用ANSYS的网格划分工具，将轴划分为多个有限元。

划分的精度和密度可以根据实际需求进行调整。

在进行有限元分析之前，我们需要定义加载条件。

轴可以受到各种不同类型的载荷，如压力、拉力或扭矩。

可以使用ANSYS的加载工具，将这些载荷应用于轴的相应位置。

完成了网格划分和加载条件定义后，我们就可以进行有限元分析了。

根据所选的分析类型，可以使用ANSYS的求解器来解决轴上的力、位移和应力等问题。

ANSYS提供了不同的求解器，如静力学求解器、热力学求解器和动力学求解器等。

在有限元分析完成后，我们可以检查分析结果并进行后处理。

可以使用ANSYS的后处理工具，查看轴上的位移、应力和应变分布。

还可以绘制图表和动画，以更好地理解分析结果。

最后，我们可以通过修改材料或几何参数，重新运行有限元分析，以评估不同设计方案的性能。

ANSYS的参数化设计功能可以帮助我们自动化这个过程，快速评估多个方案。

总之，基于ANSYS的轴的有限元分析是一种强大的工程分析方法，可以帮助我们了解轴的力学特性，并进行设计优化。

通过使用ANSYS的建模、求解和后处理工具，我们可以准确地预测轴的行为，并为轴的设计提供有力支持。

应用ANSYS的机床主轴箱静力分析

应用ANSYS的机床主轴箱静力分析


建立工作平面（WP），使x 轴与中心线保持一致，旋转y 轴到适当位置，按命-divide-Area by WP，用y 轴分割该圆 柱面。每个单元大小为20mm进行自由网格划分。论文参 考网
。节点数为11300个，单元数为9000个。箱体有限元模型 如图2所示。2 施加约束载荷及求解主轴箱在工作条件下， 三角形导轨面在y，z方向运动均受到限制，故对导轨面 进行y，z方工出高精度的产品。 但整体来讲，三个方向的刚度分布不太均匀，如果可能， 可以改进主轴箱结构，以提高主轴箱刚度，确保加工产 品的精度。图6 合位移场等值线分布图
4 结论（1）由于精确地将轴承座圆柱面的承载面分割出 来，所以施加的载荷真实地反映了实际受载情况，主轴 箱的网格划分密度良好，保证了计算结果的精度。（2） 应力分析和刚度分析结果表明，主轴箱
中现象。这种应力集中是由于几何构造或载荷引起弹性 理论计算应力值较大，它不会影响整个结构的分析。图4 单元应力偏差分布图3.2应力分析图5 主轴箱节点等效应 力分布图3.3刚度分析：图6为
合位移场等值线分布图，从结构总变形USUM分布图可以 看出，主轴箱大部分的总变形值在0～0.004mm,最大值为 0.009029mm，分别位于主轴箱孔施加载荷处和上箱盖边 缘。主轴箱整体变
动轴必须在有限的标准箱体空间中找到适宜的分布位置 并避免干涉，而各轴的设计又必须保证其转速、旋向、 强度和刚度，因此难度较大。用有限元法对主轴箱进行 静态结构分析，计算出箱体的应力情况、固有
频率和振型，为主轴箱的动态分析和优化设计提供理论 依据。1 建立有限元模型1.1 建立简化的实体模型图1 主 轴箱的简化模型图2 主轴箱有限元模型1.2 定义单元类型 材料属性主轴箱材料使用
体具有较高的抵抗破坏和变形的能力箱体的刚性较好。 参考文献：[1]邵蕴秋. ANSYS8.0 有限元分析实例分析导航 [M]. 北京：中国铁道出版社，2004.[2]郑翔.基于FEM 的箱