戴 亚

(上海市第三机床厂 上海 201600)

为了应对国内机械加工行业对大规格立式加工中心的需求，在进行深入市场调研和技术认证的基础上，设计了XH716/1型立式加工中心，以满足汽车、航空航天、军工、汽轮发电机等行业加工大型复杂零件的需要。

XH716/1型立式加工中心采用了十字型结构布局，如图1所示。机体结构呈金字塔形，为重载荷及强力切削提供了稳固的基础；倒向Y形大跨距立柱，为主轴箱提供了稳定的支撑。由工作台的左右运动(X向)、滑鞍的前后运动(Y向)及主轴箱的上下移动(Z向)组成3个进给传动机构。在设计过程中充分考虑了机床刚性、热变形、切削能力及精度稳定性，其中Y向采用了“四导轨”布局（在主导轨的中间设置了辅助导轨），使床身的支承刚性得到了加强，显著提高了机床的承载及抗振能力；该机床的床身、滑鞍、立柱、工作台及主轴箱均经过Cosmos Works有限元软件分析并经过优化设计，提高了设计的效率和水平。机床配备全封闭防护罩壳，造型美观、时尚。

图1 XH716/1型立式加工中心布局图

1 支承件的设计

在机床设计中对支承件的基本要求是：

(1)应具有足够的静刚度和较高的刚度—重量比。支承件所受的载荷，主要是拉伸、弯曲和扭转，其中弯曲和扭转是主要的，因此，支承件的刚度，主要考虑弯曲刚度和扭转刚度；

(2)应具有较好的动态性能；

(3)应具有较好的热变形特性。

为达到以上性能指标，设计时使用三维软件Solid works进行物理建模。在保证计算精度前提下，根据圣维南原理，对部分局部特征如倒角、凸台、油孔等进行了简化，并将模型导入Solid Works的Cosmos Works有限元插件，对受力和变形进行定量分析。……