一、機床基（jī）本情況（kuàng）介紹

       本機（jī）床采用單柱移動結構，垂直刀架具有車銑複合功（gōng）能，側主軸箱具有銑鏜功能，並在工（gōng）作台上設有輔助夾爪，適應各種不同直徑工件的加工要求，具有較廣的（de）加工範圍。機床（chuáng）由工作台底座、工作台、主傳動箱、C軸分度進給箱、立柱、床（chuáng）身、橫梁、垂直車銑刀架、側（cè）主軸箱、操作係統、電氣係統、液壓係統（tǒng）等部件組成（見圖1）。

       圖1：機床結構（gòu）示（shì）意圖

       床身固定在地基上，立柱固定在滑座上並隨滑座一起在床身上移動，立柱傳動箱安裝在床身端麵上，傳動箱由交流電機（jī）驅動，經傳動齒輪和絲杠—螺母實現立柱移位運（yùn）動。床身導軌為靜壓卸荷導軌，能夠確保（bǎo）立柱移動平穩、省力，立柱移至所需（xū）位置後自動夾緊在床身上。

       在立（lì）柱（zhù）頂麵安裝橫梁（liáng）升（shēng）降傳（chuán）動機構，由交流電機驅動，經蝸杆—蝸（wō）輪（lún）傳動副及絲（sī）杠傳（chuán）動副，實現橫梁升降運動，在立柱上（shàng）裝有橫梁配重（chóng）機構，使橫梁運行（háng）平穩。

       床身及滑座均采（cǎi）用優質鑄鐵製造，立柱采用優質鋼材焊接（jiē）結構（gòu），並經二次時（shí）效處（chù）理消除內應力，以保（bǎo）持機床的剛度及精度穩定性。為驗證該（gāi）機床是否具備高精度、剛度大、抗震性好（hǎo）、可靠性高，能否平穩高效運轉，通過分析該機床設計結構特點，對其立柱（zhù）設計結構的受力分析是保證（zhèng）該（gāi）機床穩定（dìng）運行的關鍵。

       二、有限元分析內容及結論
 
 
       完成數控多（duō）功能單柱移（yí）動（dòng）立（lì）式車床立柱結構的變形分析，分析立柱部件在考慮自重（chóng）與（yǔ）刀架、橫梁等（děng）重量時，立（lì）柱的變形值。

   
       確定不同（tóng）工作狀況：橫梁在立柱移動狀態下, 計算橫梁（liáng）行程為3米、4米、5米、6米，考慮刀架在（zài）不同位置時立柱的變形值。橫梁底麵（miàn）距立（lì）柱底麵9200mm，橫梁（liáng）行程6000mm，刀架左極限位置時滑枕中心距橫梁左端麵880mm，刀（dāo）架行程4420mm。

       有（yǒu）限元分析的方案為，與立柱輔導軌相鄰的（de）右側筋板統一沿機床坐標係Y向移（yí）動180mm，橫筋（jīn）立筋厚度均保持（chí）20mm不變。

       （一）零部件材料特性

       （二）分析（xī）邊界條件

       （三）模型圖、網格（gé）劃分和加載圖（tú）。

       圖2：立柱有限元分析模型圖

        
  
       圖3：立柱有限元分析網絡劃分圖

       在進行有限元分析的過程中，我們應注意刀架位於不同（tóng）位置時，橫梁（liáng）和刀（dāo）架的重心位置不同，要注意區別刀架分別位於左、中兩種情況時重心的作用位置，下圖左一為刀架位於左側加載情（qíng）況，下圖右一為刀架位於中側加載情況。

       針對不同位置的工作狀況對（duì）立柱部件進行有限元分析，橫梁和主軸箱采用力等效方（fāng）式加載，便於模型（xíng）簡化和計算。等效（xiào）力如下：
 
       1. 橫梁、刀（dāo）架和滑枕重（chóng）力等效
       2. 前（qián）鋼絲繩拉力等效
       3. 後鋼絲（sī）繩拉（lā）力（lì）等效（xiào）
       4. 前後鋼絲繩拉力的配重
       5. 主軸箱重力等效
       6. 主（zhǔ）軸箱平衡力等效
       7. 主軸箱配重力等效

       將立柱與滑座接（jiē）觸麵做固定約束，立柱頂麵（紅色區域）施加30噸橫梁（liáng）配重載（zǎi）荷(前後鋼絲繩拉力的配重（chóng）)和8噸主軸箱滑枕配重載荷(主軸箱配（pèi）重力等效)。

       通過分析計算，下麵為橫梁行程為3米、4米、5米、6米，考慮刀架在（zài）不同位置時立柱的前（qián）導軌1、前導軌（guǐ）2和後導軌的變形值。

        
  
       圖4：橫（héng）梁行程（chéng）6米立柱各導軌變形值

       圖5：橫梁行程5米立柱各導軌變形值

       圖6：橫（héng）梁行程4米立柱各導軌變形值（zhí）

       圖7：橫（héng）梁行程3米立（lì）柱各導軌變形值

      （ 四）結（jié）論

       分析上述曲線（xiàn）圖，橫梁在立柱移動狀態下，行程為3米、4米、5米、6米，考慮刀架在不同位置時（shí）立柱的變形值具體為：

       橫梁行程6米，刀架在橫梁左端，最大變形值模（mó）型x方向0.473mm，y方向0.195mm；刀架在橫梁中間（jiān），最大變形值模型x方向（xiàng）0.396mm，y方向0.183mm。
       橫梁行程（chéng）5米，刀架在橫梁左端，最大變形值模型x方向0.463mm，y方向（xiàng）0.186mm；刀架在橫梁中間，最大變形值模型（xíng）x方向0.391mm，y方向0.176mm。
       橫梁行程4米，刀架在橫梁左端，最（zuì）大變形值模型x方向0.456mm，y方向0.179mm；刀架在橫梁中間，最大變形值模（mó）型x方向0.386mm，y方向0.170mm。
       橫梁行程（chéng）3米，刀架在橫（héng）梁（liáng）左（zuǒ）端（duān），最（zuì）大變形值模型（xíng）x方向0.446mm，y方向0.170mm；刀架在橫梁中間，最（zuì）大變（biàn）形值模型x方向0.380mm，y方向0.162mm。

       綜合對（duì）比分析上述（shù）數據（jù），與類似機床的標準變形量相比，該立柱設計結構穩定，剛度大、抗（kàng）震性好，能滿足機床使用要求。