立式车床立柱结构优化设计*

2013-06-28蒋国生

机械研究与应用 2013年3期

蒋国生

(永州职业技术学院，湖南永州 425000)

1 引言

在立式车床和各组成部分中，立柱起着关键部件的作用，并与整机性能有着密切的关系。对机床主要零部件进行有限元分析，并优化零部件结构的设计。东南大学和无锡机床股份有限公司对内圆圆磨床M2120A立柱结构进行有限元分析，得到立柱前几阶的固有频率和振型，分析立柱的内部筋板布置对结构动态特性的影响［1］。张海伟利用动态实验分析和理论模型分析两种方法对卧式加工中心的动态性能进行了分析，通过实验测试数据与理论计算结果对比分析，验证了理论模型的合理性，找出了机床的薄弱环节，并进行结构优化。优化后分析结果证明，机床结构的最大变形值都相应降低［2］。陈庆堂运用工程软件ANSYS的优化设计模块，根据立柱的实际工况及机床零件加工精度要求，在参数化建模及结构应力分析基础上，对XK713数控铣床轴箱结构以减轻重量为目标进行优化设计。通过优化设计及分析，立柱结构重量减轻了23.2%，三个方向上的刚度和应力得到了合理的分布［3］。不仅大大提高了立柱的动态性能，而且节省了材料，降低了生产成本［3］。笔者采用科学计算和实际经验相结合的方法，类比同类车床立柱的结构，并依据有限元分析的数据，对该立柱结构进行优化。