手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
現(xiàn)場銑床是用于石化裝置的現(xiàn)場加工設備，為了能夠適應現(xiàn)場較為惡劣的加工環(huán)境，需要要求現(xiàn)場的銑床加工在滿足性能、精度等條件下，設備的質(zhì)量和體積應盡可能最小。銑床由于橫梁部件剛度不足在加工中工件表面產(chǎn)生波紋狀刀痕，會對加工精度和表面質(zhì)量造成影響。本研究借助CosmosWorks有限元分析軟件，建立銑床有限元模型，對主要移動部件進行靜、動態(tài)性能分析，提出對銑床結構合理的改進方法。
采用Solidworks軟件建立現(xiàn)場銑床的三維實體模型。主軸箱的重力及懸臂產(chǎn)生的扭矩Ｍ直接作用于橫梁，使得橫梁扭轉變形，所以橫梁為現(xiàn)場銑床的關鍵部件，它的剛度直接影響加工精度，因此把橫梁作為主要分析的對象。圖為現(xiàn)場銑床橫梁的實體模型。
銑床橫梁為鋼板的焊接結構，因此各個焊點均作為模型的剛性節(jié)點，將主軸箱簡化為和實際結構基本重量一致的箱形結構，考慮到主軸箱與滑板的接觸變形遠小于橫梁的變形，所以滑板與主軸箱的接觸面定義為剛性接觸。
對橫梁的實體模型導入CosmosWorks有限元軟件中，建立有限元計算模型，網(wǎng)格采用實體單元進行劃分，單元數(shù)目為17256，節(jié)點數(shù)目為9352，自由度數(shù)目為97659。
橫梁兩端通過螺釘固定在滑座上，在有限元模型中，把橫梁的邊界約束簡化為與固定螺栓位置相對應的節(jié)點的各個方向的自由度，即固定與螺栓位置相對應節(jié)點的各個自由度來實現(xiàn)對橫梁的約束。橫梁受力為主軸箱的重力和銑削力，橫梁的最大變形量發(fā)生在主軸箱運行到橫梁中間位置時。圖為劃分網(wǎng)格后對橫梁和滑板施加載荷約束后的模型圖。
通過求解，橫梁的最大變形量為0.1547ｍｍ，實測加工時為(0.15-0.20ｍｍ)左右，分析結果與實際加工的誤差基本一致，遠大于工件0.06ｍｍ的平面度要求。圖為原結構位移云圖，對銑床進行有限元模態(tài)分析，可以明顯表現(xiàn)出機床動態(tài)特性為圖的第一、二階振型圖。表為前五階的固有頻率和振型。
通過分析可知第一階振型中橫梁在外力激勵下產(chǎn)生較大幅度的變形，在加工過程中使銑刀的定位精度變差，會嚴重影響零部件的加工精度。因此要對橫梁的結構進行改進。
從以上分析可知，橫梁的剛度不足是影響變形的主要原因。在橫梁改進設計中，考慮到機床的工作環(huán)境等方面因素，改進時對橫梁基本結構不作大的變動，為提高橫梁抗扭剛度采用了對角筋板抗扭理論，將橫梁內(nèi)部的筋板改為Ｘ型，為了充分發(fā)揮縱向筋板的抗扭性能，筋板布置角度應盡量與水平面成45°和135°的方向，改進的方案如下：
(1)將筋板數(shù)量由原3塊變?yōu)?塊，厚度由10ｍｍ增加到15ｍｍ；
(2)在橫梁內(nèi)部加一條縱向的水平筋板Ｓ，厚度為15ｍｍ；
(3)將梯形角α由16°增大為20°；
(4)橫梁內(nèi)部新增Ｘ型筋板，厚度為15ｍｍ，寬為30ｍｍ，改進后的結構見圖。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
杭州納泰科技咨詢有限公司
本文出自杭州納泰科技咨詢有限公司www.gg199c.com，轉載請注明出處和相關鏈接！