王　可，葛　骏，孙兴伟

(沈阳工业大学 机械工程学院，沈阳 110870)



基于FEM的旋风螺杆铣床床身优化设计

王可，葛骏，孙兴伟

(沈阳工业大学 机械工程学院，沈阳 110870)

以旋风螺杆铣床为研究对象，通过SolidWorks软件建立其床身的三维实体模型，利用Workbench软件进行动力学分析，在分析了床身的固有频率和振型的基础上，通过对床身筋板结构方面进行了探究和优化，从而得出最优结构，为机床加工的稳定性奠定了基础。

旋风螺杆铣床；床身；模态分析；优化设计

0　引言

1　旋风螺杆铣床床身的有限元模型

通过三维建模软件SolidWorks建立床身实体模型，在建立模型的过程中，考虑到方便计算，同时，又要保证计算结果的准确性和可靠性，因此，对于床身结构影响不大的螺纹孔、通孔、圆角等部分做出了简化和省略的处理，并将文件存为stp格式，之后将三维模型导入有限元分析软workbench中，螺杆旋风铣床床身材料为HT250，根据铸造厂方面提供的数据，进行材料参数的设置，其中，弹性模量E=155GPa，密度ρ=7340kg/m3，泊松比γ=0.27。进行网格划分时，控制单元尺寸为100mm，最小单元尺寸为10mm，采用solid187单元，该单元为四面体结构， 其上共有10个节点，属于较高精度的单元，进行网格的划分。

图1　solid187单元模型图

网格划分结束后得到床身的有限元模型，共有节点57978个，单元 29178个，有限元模型如图2所示。

图2　旋风螺杆铣床床身有限元模型

2　模态分析

2.1模态分析的基本理论

由机械振动学理论可知，机械结构的固有频率和振型可转化为特征值和特征向量，振动系统……