范晋伟，王鸿亮，张兰清，袁 帅，纪 实

（北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院，北京 100124）

数控机床滚动导轨结合面刚度的有限元分析

范晋伟，王鸿亮，张兰清，袁 帅，纪 实

（北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院，北京 100124）

直线滚动导轨是数控机床的重要零部件，其结合面的接触刚度直接影响对数控机床整机动态特性分析。对两种不同直线滚动导轨进行结构简化，运用Pro/E对简化后的滚动导轨进行几何建模，将几何模型转化为IGES中间格式导入ANSYS Workbench有限元分析软件中进行静力学分析。通过对滑块的法向和切向分别施加不同大小的载荷得到变形量的平均值，运用刚度计算公式得到了简化后滑块表面的法向刚度和切向刚度。提出了应用滑块表面刚度来估算结合面接触刚度，并通过反求法进行了验证，最后证明了该方法的正确性。

滚动导轨；结合面；有限元；接触刚度；弹簧刚度；等效

0　引言

机床及各类机械一般都是由零部件组成，而零部件之间相互接触的表面称为结合面（或接触面）。结合面包括固定结合面、半固定结合面和运动结合面。无论是哪种结合面，均是“柔性结合”，即结合面既表现出弹性又有阻尼，既储存能量又消耗能量[1]。许多研究表明，机床中结合面的刚度约占机床总刚度的60%～80%，结合面引起的变形量约占机床总体静变形量的85%～90%[2]。结合面刚度是机床总刚度的重要组成部分，甚至是机床的薄弱环节[3]，结合面的变形不仅会影响组成结构的几何关系，甚至会影响机床的加工精度及寿命。……