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基于ANSYS的新式五面立卧加工中心的分析

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研园 学 究 地ｌ 界
基于 Ａ Ｓ的新式五面立卧加工中心的分析 ＮＹ Ｓ
口 崔 超 杨 海 波
摘 要： 对新式五面立 卧加工 中心的结构进行分析 ， ｐｏ 用 ｒｅ建立机床立体 图 ； 通过专 用接 口导入 ａ ｓｓ软件及 ｎｙ ｗｏｋ ｅ ｃ ｒｂ ｎ ｈ模块 ， 进行 了静力分析 ， 验证了设计思想 的正确性 ： 并对整机进行模态分析 ， 为下一步分析提供依据。
广东科技 ２ ０ １ 总第 ２ ０期 ０ ８１ ０
学 研 园 界Ｉ 究 地
从 上 面 结 果 可 以看 到 ，添 加 支撑 后整 机 的各 部 分 应 力和 总
变形都 符合要求 ， 到技 术要求 ， 达 但从消 除应 力集 中 ， 使其结 构 更加合理等方面考虑都有减轻 自重的余地 ，同时利用 ａ ｓ ｓ软 ｎｙ
件 ， 合 理 简 化模 型 ， 确 加 载 约 束 和 载 荷 下 ， 以快 速 和 深 入 在 正 可 地 对 不 同方 案 的结 构 模 型 进 行 静 力 分析 ，并 对 分析 后 的 应 力值
都 进 行 了 忽略 简 化 。 立 式加 工 的立 镗 滑座 ， 了 加 工 尺 寸 比较 大 的 零件 ， 镗 滑 为 立
座设计尺 寸比较大 ，立式加工 的横梁是整个机器设计 中的一个 危 险 点和 重要 机 构 ，对 于 自重 忽 略 ，按 照 实 际 工 况 切 削 时 受 到
图 ２ 立 镗 滑座 的形 变 图
加约束，八个螺孔施以全约束 ，按照极限位置在滑座顶端施加 ｘ Ｙ Ｚ三向各 ５ ０ ｎ的力来模 拟刀头切 削力，得 到图 １立镗滑 、、 ０ｋ
座 的等 效 应 力 图和 图 ２立镗 滑座 的形 变 图 。 可 以看 出 ， 应 力 方面 ， 大 应 力 是 ５ ．５ Ｐ ， 全 可 以 在 最 ６３ ３Ｍ ａ 完
关 键 词 ： 面 立 卧 加工 ；ｎ ｙ ； ｒｂ ｎ ｈ； 态 五 ａ ｓ ｓ ｗｏｋ ｅ ｃ 模
五面 立 卧 加 工 中 心是 广 东 省 鑫 泰 科 技 有 限公 司 新 研 制 的 一 种 自动加 工 中心 ， 卧 加 工 中 心 可 以 一 次 加 工 五 个 面 ， 省 装 卡 立 节
满足要求 ， 但是变形比较大 ， ００ ２９ ３ｍｍ， 是 ．０ ２ 这对于高精 度的 数控机床来说是不行 的， 以我们考虑增加支撑来减小变形。 所 把
滑 座和 支 撑 组 装 到 一块 ， 由于 要 把 滑 座 和 支 撑 安 装 到 立 柱 上 ， 相
图 ３ 滑 座 和 支撑 组合 体 的 等 效 应 力 图
整机 的特性 ， 并提出 了改造 方案。整机在 ｐｏ ｒｅ中进行装配 ， 然后 用 ａ ｓｓ的 ｗｏｋ ｅ ｃ ｎｙ ｒｂ ｎ ｈ模 块 进 入 有 限 元 分析 ， 以有 效 地 解 决 可
上述 问题 。 图 １ 立镗 滑 座 的 等 效 应 力 图
１ 机床 建模 及简化
整机的结构属于大型复杂的结构件 ， 结构细节多 ， 形状 变化 大， 有限元的前处理 中， 在 需要对计算模型进行合理 的简化。仔
合 体 的 形 变 图。
２ 重要部 件加 载及静 力分 析
加 支 撑 后 ，最 大 应 力 为 ２ ． ０ Ｐ ，最 大 变 形 为 ０２ ４ ３ ９ ５Ｍ ａ ．７ 在网格划分之前， 要先定义各部 分的材料特性 ， 此种机床为 Ｅ ４ｍｍ ， 一 完全 符 合 技 术 要 求 。 了降低成本都采取了 Ｈ ２ ０ 其主要性能参数如下 ： 氏弹性模 Ｔ０ ， 杨 量 ：．６Ｘ１ ５ ａ， ２０ ０ ＧＰ 泊松 比 ０２ ， ．５ 密度 ７ ０ ｋ／ ， 元选择为 ８ ０ ｇｍ。 单
细 分 析 设计 图纸 后 ， 据 该 结 构 的 设 计 形 式 和 受 力 特 点 ， 以对 根 可 模 型 进 行 简化 以及 一 些假 设 。 首 先 ， 细 节 的简 化 。 们 忽 略 了尺 寸 较 小 的 不 作 为主 要 承 是 我
受力的开孔和尺寸较小的板块 ，对于 明显 不会影响床身 的刚度 和强度的部位 ， 比如一些螺孔、 销孔 以及一些尺寸较小 的键槽也
ｓ ｌ４ ， 型材料特性为各向同性。 ｏｉ ５ 模 ｄ 网格划分对于计算精确度及计算规模有很大影响。 由于尺
寸 较 大 ， 对 ｓ ￣ ｉ ８进 行 自 由划 分 ， 后 对 于 可 能 出 现 危 先 ｍａ ｓ ｅ ｚ 然
险 的 尾部 固定 地 点 进 行 二 次 分 网 ， ｓ ￣ ｉ ６进 行 划 分 。 施 用 ｍａ ｓ ｅ ｚ
Hale Waihona Puke 定位时间 ， 比较 方便 ， 而且立式加工模块 设计长度 比较 大 ， 以 可
加 工尺 寸 比较 大 的 零件 ， 可 以 自动 化控 制通 过 更换 刀库 ， 成 更 变 镗 铣 刨 磨 的 加 工 中心 ， 而 立 式 加 工 的 长 度 加 大 ， 力 偏 大 ， 然 应 而 且 可 能 引 起 振 动 。 本 文 用 ｐｏ ｒｅ建 造 模 型 ， 并 且 通 过 ｐｏ ｒｅ与 ａ ｓｓ接 口导 入 ａ ｓｓ 用 ａ ｓ ｓ软 件 模 拟 分 析 立 式 加 工模 块 及 ｎｙ ｎｙ ， ｎｙ
ｘｙ Ｚ 个 方 向 的力 ５ ０ｋ ．、 三 ０ Ｎ，作 为集 中力 加 载 在 极 限位 置 即 端 互 间 是 没 有 相 对 位 移 的 ，所 以对 两 个 装 配 按 照 ｇｕ ｌ ｅ为 一体 ， 划 点处 ， 通过计算极限情况来验证设计 ， 并获得最大 的安全系数 。 分 网格 后 ， 照 ５ ０ｋ 的力 施 加 ×Ｙ Ｚ三 向 的 力 ， 验 证 设计 。 按 ０ Ｎ 、、 来
把横梁和 支撑组装到一块 ， 按照 ５ ０ｋ ０ Ｎ的力施加 ｘ ｙ Ｚ 向的 其 中约束施加 为螺孔施 以全约束 ， ．、 三 支撑安装面施 以全约束 ， 得到 力 ， 验 证 设计 。 来 如 下 图 ３滑 座和 支撑 组 合 体 的 等 效 应 力 图和 图 ４滑座 和 支 撑 组

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ANSYS在立式加工中心结构优化设计中的应用

ANSYS在立式加工中心结构优化设计中的应用


￥ ｍｏ ｍ＿ ｆ ｅ ｅ ｄ — ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｝｛
—
上 述 所 示 代码 为 铣 内 孔 的 程 序 代 码 ， （ １ ） 为 传 统 编 程 方法 生 成 的 代 码 ，而 （ ２ ）为使用Ｑ 参 数 变 量 对进 给 速率 进 行 编程 生 成 的代 码 ，其 优 点 是 只 用 在 代 码０ ０ １ ９ ～０ ０ ３ ３ 中对 参 数 Ｑ 进 行 一次 设 定 或 修 改 ，便 可控 制 整个 代 码 后 的切 削进 给 速 率 ，此 应 用 对 于 复 杂 程 序 的 调 试 和 修 改 非 常 方 便 。 其 在ＵＧ中
头 连接 主 轴 箱 ，另一头 连 接 配 重块 ，在前 后 两 个
小等优点，但是成本较高。故大部分采用配重块的
配重 方 式 ，此 方 式用 的 支撑 架 大体 上 有 两种 结 构 。 本文 就 此 两 种 结 构 通 过 有 限元 分 析 软 件 ＡＮＳ ＹＳ 来 分析 其 优缺 点 ，对加 工 中心 的 结构 设 计具 有一 定 的
的实现须在Ｕ Ｇ Ｐ ｏ ｓ ｔ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｅ ｒ 中的Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｓ 进行Ｑ的格式
定制 并 编制 和调 用 ｐ ｂ — ｃ ｍｄ — ｑ — ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ． ｔ ｃ ｌ 程 序 。Ｔ Ｃ Ｌ 程 序 代码 如 下 ：
７ ０：
参 磊 籼工
支 撑 架 上 前 后 各 开 一 个 一 定 尺 寸 的 孔 ，以 便 安 装 轴 ，轴上 安 装深 沟 球 轴承 、轴 用挡 圈及链 轮 。链 条
一
数控机床特别是立式加 工中心在得到广泛应用。结
构 设 计关 系到立 式 加 工 中心 的 刚度 、工艺 、寿 命 、 成 本 等 众 多 因素 。立式 加 工 中 心通 常 采用 两 种 配重 方 式 ，配重 块 和 油压 配 重 。油 压 配重具 有 结 构 尺 寸
卧式加工中心整机的静动态有限元分析

卧式加工中心整机的静动态有限元分析

卧式加工中心整机的静动态有限元分析48 卧式加工中心整机的静动态有限元分析施文军1 张立2仲梁维2 徐增豪 2 陈伟1上海第三机床厂1（200032上海理工大学CAD 中心2（200093）摘要利用有限元分析软件ANSYS 对加工中心整机进行静力学分析和模态分析，得到其各主要部件的刚度和固有频率、固有振型。

在此基础上计算了动静态特性，根据计算结果对其结构进行改进设计和优化。

关键词加工中心静力学分析模态分析动静态特性优化设计由于航空航天、模具制造、医疗器械、汽车制造等行业对零部件制造精度要求的提高，对加工中心的动静态刚度性能提出更高的要求[1-6]。

笔者在研发卧式加工中心的过程中利用有限元分析指导设计，以提高加工中心的动静态性能。

1 卧式加工中心的结构卧式加工中心主要由床身、龙门架、滑鞍、主轴箱、主轴组件、工作台、交换台等部件构成。

为了提高机床的刚性，适应高精度加工的需要，采用了先进的“框中框”结构。

同时采用双丝杆驱动，保证了高速运动的平稳性，如图1所示。

2 卧式加工中心的仿真分析 2.1 静刚度有限元分析1）静态分析的基础理论机床在切削加工的过程中，受到静态力和动态力的同时作用。

使机床产生弹性变形和受迫振动，致使刀具与工件之间产生相对变位，改变了他们之间的正确位置关系，并在加工表面留下振纹，从而降低了零件的加工质量。

静态分析时，变形和受力之间是弹性关系，即满足以下关系。

（1）式中：k ——系统的刚度列阵；p (t )——静态力列阵；x ——系统运动的位移列阵。

由以上可知，对于特定材料其k 为定值，因此有限元分析结果反映了结构受到外载荷p (t )作用后，位移x 的分布情况。

可以准确了解刀具与工件之间相对位置改变的情况[7]。

2）加工中心的静态分析及其结果以加工中心在铣削加工方式下的载荷为分析载荷，承受铣削力（包括主切削力、进给力、径向力）、主轴的重力、工件重力。

加工中心在铣削工况下，不同部位和整机X 、Y 、Z 三个方向的静刚度值如表1～表4所示。

研究卧式基于ABAOUS的THG630卧式加工中心有限元静态分析论文范例

研究卧式基于ABAOUS的THG630卧式加工中心有限元静态分析论文范例

研究卧式基于ABAOUS的THG630卧式加工中心有限元静态分析论文范例内容导读：构在工作载荷的作用下，判断在强度方面是否具有足够的抵抗破坏的能力、刚度方面是否具有足够的抵抗变形的能力。

1 钻孔时中心立柱结构的静态分析立柱在载荷作用下所受的最大应力在立柱接近底座附近，最大应力为1.19Mpa。

最大变形在立柱顶端，最大位移为21.5μm。

应力和变形分布图如图1和图2所示。

2 铣削时中心立柱结摘要：本文基于有限元分析软件ABAOUS，对THG630焊接结构卧式加工中心的立柱结构进行了静态分析，包括了钻孔和切削两种工况下的立柱变形和应力情况。

为卧式加工中心的有限元动态分析奠定了理论基础。

关键词：有限元静态分析卧式加工中心0 前言对物体进行静态分析，是有限元分析中最基本的一种分析，也是在工程中最常用的计算分析和质量、安全评估方法[1-2摘自：学术论文模板]。

在静态分析中，不用考虑惯性和时间的影响，只需运用刚度理论[3]，分析在外力作用下的结构变形情况、应力应变的分布情况等。

通过静力分析验证结构在工作载荷的作用下，判断在强度方面是否具有足够的抵抗破坏的能力、刚度方面是否具有足够的抵抗变形的能力[4]。

1 钻孔时中心立柱结构的静态分析立柱在载荷作用下所受的最大应力在立柱接近底座附近，最大应力为1.19Mpa。

最大变形在立柱顶端，最大位移为21.5μm。

应力和变形分布图如图1和图2所示。

2 铣削时中心立柱结构的静态分析立柱在载荷作用下所受的最大应力在立柱接近底座附近，最大应力为0.296Mpa。

最大变形在立柱顶端，最大位移为3.02μm。

应力和变形分布图如图3和图4所示。

3 结论由以上四图可以看出，铣削状态的立柱所受最大应力大于钻孔状态的应力最大值，最大值为1.19Mpa。

钻孔时的最大变形大于铣削时的最大变形，最大值为21.5μm。

参考文献：石建军，马念杰.ANSYS 软件在锚杆静力分析中的应用[J].华北科技学院学报，2007，4（4）：29-31.Yao Yuxi，Wen Chengxiu，Wang Huilin.Finite Element Analysis on the Column of the Heavy Duty Milling and Boring Machine[J].Journal of Northeastern University，1996，17（4）：430-433.[3] Niu Tao，Ren Xiaozhong，Wang Sufen.Study on Static & Dynamic Performance of the Column of Gear Grinder Basedon ANSYS . Machine Tool & Hydraulics，2009，37（6）：174-176. 王延忠，吕晓宇，孙红梅等.基于ABAQUS 的高速立式加工中心立柱冲击振动研究.机械制造，2010，48（553）：24-25. 作者简介：柏如强，本科生，主要研究方向：机械设计。

2024年五面加工中心项目可行性研究报告

2024年五面加工中心项目可行性研究报告

五面加工中心项目可行性研究报告目录序言 (4)一、五面加工中心项目概论 (4)(一)、五面加工中心项目承办单位基本情况 (4)(二)、五面加工中心项目概况 (5)(三)、五面加工中心项目评价 (5)(四)、主要经济指标 (5)二、原辅材料供应 (6)(一)、五面加工中心项目建设期原辅材料供应情况 (6)(二)、五面加工中心项目运营期原辅材料供应及质量管理 (7)三、五面加工中心项目选址说明 (8)(一)、五面加工中心项目选址原则 (8)(二)、五面加工中心项目选址 (9)(三)、建设条件分析 (11)(四)、用地控制指标 (12)(五)、地总体要求 (13)(六)、节约用地措施 (15)(七)、总图布置方案 (16)(八)、选址综合评价 (18)四、制度建设与员工手册 (19)(一)、公司制度体系规划 (19)(二)、员工手册编制与更新 (20)(三)、制度宣导与培训 (21)(四)、制度执行与监督 (23)(五)、制度评估与改进 (25)五、五面加工中心项目建设背景及必要性分析 (26)(一)、行业背景分析 (26)(二)、产业发展分析 (27)六、社会责任与可持续发展 (28)(一)、企业社会责任理念 (28)(二)、社会责任五面加工中心项目与计划 (29)(三)、可持续发展战略 (29)(四)、节能减排与环保措施 (30)(五)、社会公益与慈善活动 (30)七、进度计划 (31)(一)、五面加工中心项目进度安排 (31)(二)、五面加工中心项目实施保障措施 (32)八、市场营销策略 (33)(一)、目标市场分析 (33)(二)、市场定位 (34)(三)、产品定价策略 (35)(四)、渠道与分销策略 (35)(五)、促销与广告策略 (35)(六)、售后服务策略 (36)九、劳动安全生产分析 (36)(一)、设计依据 (36)(二)、主要防范措施 (37)(三)、劳动安全预期效果评价 (39)十、供应链管理 (40)(一)、供应链战略规划 (40)(二)、供应商选择与评估 (41)(三)、物流与库存管理 (43)(四)、供应链风险管理 (44)(五)、供应链协同与信息共享 (45)十一、制度建设与员工手册 (47)(一)、公司制度建设 (47)(二)、员工手册编制 (48)(三)、制度宣导与培训 (50)(四)、制度执行与监督 (52)(五)、制度优化与更新 (53)十二、质量管理与持续改进 (54)(一)、质量管理体系建设 (54)(二)、生产过程控制 (55)(三)、产品质量检验与测试 (56)(四)、用户反馈与质量改进 (57)(五)、质量认证与标准化 (59)序言本项目投资分析及可行性报告旨在全面介绍和规划一个创新性的五面加工中心项目，以满足需求。