李康宁 林文强 刘 涛 姜奂成

(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 110004)

螺栓连接对悬臂结构精度的影响分析*

李康宁 林文强 刘 涛 姜奂成

(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 110004)

在对精密数控设备的研究过程中，发现结合面的接触刚度对设备总刚度约有60%～80%的影响，特别是悬臂结构的刚度，直接影响着设备的精度。以切片机为研究对象，根据其实际模型，建立了考虑螺纹和带有间隙的螺栓连接的悬臂结构有限元几何模型，并且考虑了螺栓预紧力和切削力等外载荷，利用软材料解决了带有间隙的螺栓连接的不收敛问题。在经过ANSYS Workbench分析的基础上，得到了悬臂结构的螺栓连接对其精度的影响数据，并对悬臂结构的螺栓连接提出了改进建议以便提高切片机的精度。

ANSYS Workbench；精度；间隙模型；螺栓连接；悬臂结构

一般情况下,数控设备结构结合部的接触刚度约占设备总刚度的60%～80%[1]。研究表明,设备总柔度的40%～60%是结合面产生的,而设备总阻尼的90%以上来源于结合面[2]。

本文以切片机为研究对象，由于切片机零部件间存在结合面，结合面间既储存能量又消耗能量的“柔性结合”本质极大地影响着切片机整机的静、动态特性。研究表明，结合面刚度常常是数控设备整体刚度的重要组成部分，有时甚至成为整体刚度的薄弱环节。切片机划片加工时划切槽的大小已由原来的30～40 μm发展到现在的20 μm[3]。这对切片机的高精度、高分辨率、高速度、小振动、热稳定性提出了较高的要求。……