蔡国英

（上海机床厂有限公司 上海 200093）

重型轧辊磨床头架主轴顶尖是直接承受工件重力以及顶持反作用力的重要组件，顶尖和工件依靠中心孔内锥面的接触，来保证工件中心与头尾架中心的一致性。对于不同重量的工件，所使用顶尖的角度以及顶紧力是不一样的。如何对这两个技术参数进行选择，长期以来都是在现场按照经验数据来解决的。利用Pro/E软件子模块Pro/MECHANICA对头架顶尖进行有限元分析，可以在产品设计之初就能得到相关的数据，用来指导磨床的生产和制造。

1 建立几何模型

首先采用软件 Pro/ ENGINEERING建立重型轧辊磨床头架主轴顶尖组件的几何模型。在建立几何模型时，考虑到工件顶持在头尾架中间，头尾架的顶尖的受力情况呈对称型，在建立几何模型时，为了加快运算速度，分析时只取工件的一半进行分析。利用Pro/E软件子模块Pro/ ENGINEERING建立起顶尖与轧辊工件的几何模型，如图1所示。

图1 头架主轴顶尖组件几何模型

2 建立物理模型

建立好几何模型后，在设置好头架主轴顶尖组件的物理属性、边界约束条件和载荷之后就可以进入求解器进行有限元分析求解，计算头架主轴顶尖组件模型的应力和应变。建立一个由顶尖弹簧压力、螺栓预紧力、顶尖锥面过盈配合量及摩擦力、轧辊工件自重、中心孔之间的摩擦力进行综合考虑的物理模型，如图2所示。

图2 头架主轴顶尖组件物理模型

3 头架主轴顶尖组件的分析结果

计算完成后，在Pro/MECHANICA后处理窗口中，就可以提取计算结果，查看到头架主轴顶尖组件及各个零部件的应力、应变等分析结果。……