史清华，张丽秀，吴玉厚，李金鹏

（沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110168）

基于热—结构耦合的精密车床机械主轴热变形仿真的分析

史清华，张丽秀，吴玉厚，李金鹏

（沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110168）

论文是以A2-6-200精密车床机械主轴为研究对象，通过使用SoildWorks建立主轴实体模型，简化后导入到有限元分析软件中，利用有限元法对其进行热分析，得到主轴温升和温度场分布情况，以求得温度场为依据进行热—结构耦合分析。通过在不同工况下的仿真结果分析，为预测机械主轴的热变形状态，提供了良好的参考依据。

机械主轴；温度场；热变形；热—结构耦合

0 引言

随着现代机械制造技术的发展，对机床的加工精度的要求越来越高，热变形导致机床误差问题也日益突出。研究实验表明，热误差是机床的最大误差源，占机床总误差的40%～70%［1］。主轴作为机床的重要组成部件，其性能的好坏直径影响机床整体水平。因此，主轴系统的热特性研究与分析对机床精度的保证至关重要。

日本的Moriwaki等通过实验研究了超精密机床的空气主轴系统的热特性，得出了热变形与主轴转速和环境温度之间的传递函数［2］。韩国的choijin Kyung等用有限元方法对主轴轴承系统进行了热特性研究［3］。上海理工大学建立了数控螺纹磨床主轴系统的有限元模型，分析了主轴系统的温度分布，通过“热-结构”耦合分析主轴系统瞬态热变形［4］。

本文是针对A2-6-200精密车床机械主轴，利用有限元法，建立“主轴—轴承”系统的仿真模型，并分别在粗、精加工两种不同方式的极限转速下进行“热-结构”耦合分析，从而能够有效地预测机械主轴的热变形情况。……