一、機床基本（běn）情況介紹

       本機床采用單柱移動結構，垂直刀架具有（yǒu）車銑複合功能，側主軸箱（xiāng）具有銑鏜功能，並在工（gōng）作台上設有（yǒu）輔助夾爪，適應各種不同直徑工件的（de）加工要求，具有較廣的（de）加工範圍。機床由工作台底座、工作台、主傳動箱（xiāng）、C軸分度進（jìn）給箱、立柱、床身、橫（héng）梁、垂直車銑刀架、側主軸箱、操作係統、電氣（qì）係（xì）統（tǒng）、液壓係統等部件組成（見圖1）。

       床身固定在（zài）地基上，立柱固定在滑座（zuò）上並隨滑座一起在床身上移動，立柱傳動箱安（ān）裝在床身端麵上，傳動箱由交流電機驅動，經傳動齒輪和絲杠—螺母實（shí）現立柱移位運動（dòng）。床身導軌為靜壓卸荷導軌，能夠確保立柱移動平穩、省力，立（lì）柱移至所需位置後自動（dòng）夾緊在床身上。

       在（zài）立柱頂麵安裝橫梁升降傳動機（jī）構（gòu），由交流電（diàn）機驅動，經蝸杆—蝸輪傳動副及絲杠（gàng）傳（chuán）動副，實現橫梁升降運動，在立柱上裝有橫梁（liáng）配重機構，使橫梁運行平穩。

       床身及（jí）滑座均采用優質（zhì）鑄鐵製造，立柱采用優質鋼材焊接結構，並經二次時效處理消除內應力，以（yǐ）保持機床的剛度及精度穩定性。為驗證該機床是否具備高精度、剛度大、抗震性好、可（kě）靠性高（gāo），能（néng）否平（píng）穩高效運轉，通過分析該機床設計結構（gòu）特點，對其立柱設計結構的受（shòu）力分析是保證該機（jī）床（chuáng）穩定運行的關鍵。

                        圖1：機床結構示意圖

       二、有限元（yuán）分析內容及結論

       完成數控多功能單（dān）柱移動立式車床立柱結構的變形（xíng）分析，分析立柱部件在考慮（lǜ）自重與刀架、橫梁等重量時，立柱的變（biàn）形值。

       確定不同工作狀況（kuàng）：橫梁在立柱移動狀態下, 計算（suàn）橫梁行程為3米、4米、5米、6米，考慮刀架在不（bú）同位置時立（lì）柱的變形值（zhí）。橫梁底麵距立柱底麵9200mm，橫梁行程（chéng）6000mm，刀架（jià）左極限位置時滑枕中心距橫梁左端麵880mm，刀架行程4420mm。

       有限元分析的方案為，與立柱輔導軌（guǐ）相鄰的右側筋板統一沿機床坐標係Y向移動180mm，橫筋立筋厚度均保持20mm不變。

 
          （一）零部件材料特性

        三 、模型圖、網格劃分和加載圖。  

       圖2：立柱有限元分析模（mó）型圖（tú）

       圖3：立柱有限元分析網絡劃分圖

       針對不同位置（zhì）的工作狀況對立柱部件進行（háng）有限元分析，橫梁和主（zhǔ）軸箱（xiāng）采用力等（děng）效方式加載，便於模型簡化（huà）和計算。等效力如下（xià）：
 
       1. 橫梁、刀架和滑枕重力等效
       2. 前鋼（gāng）絲繩（shéng）拉力等效
       3. 後鋼絲繩拉力（lì）等效
       4. 前後鋼絲繩拉力的配重
       5. 主（zhǔ）軸箱重力等效
       6. 主軸箱平衡力等效
       7. 主軸箱配重力等效

       將立柱與滑座接觸麵做固定（dìng）約束，立柱頂麵（miàn）（紅色區（qū）域）施加（jiā）30噸橫梁配重載（zǎi）荷(前後鋼（gāng）絲繩拉（lā）力的配重)和8噸主軸箱滑枕配重載荷(主軸箱配重力等效)。
通過分析計算，下麵為橫梁行程為3米、4米、5米、6米，考慮（lǜ）刀架在不同位置時立柱的前導軌1、前導軌2和後導軌的變形值。

       圖4：橫梁行程6米立柱各導軌變形值

       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（shí），橫梁和刀架的重心位置不（bú）同，要注意區別刀架（jià）分別位於左、中兩種情況時重心的作（zuò）用位置，下圖左一（yī）為（wéi）刀架位於左側加載情況，下圖右一為刀架位於中側加載（zǎi）情況。

       圖5：橫梁行程5米立柱各導軌變形值

       圖6：橫梁行程4米立柱各導軌（guǐ）變形值

       圖7：橫梁行程3米立柱各（gè）導軌變形值

    
       四、結論

       分析上述曲（qǔ）線圖，橫梁在（zài）立（lì）柱移動狀態下（xià），行程為3米（mǐ）、4米、5米、6米，考慮刀架在不同位置時立柱的變（biàn）形（xíng）值具體為：

       橫梁行程6米，刀架在橫梁左端，最大變形值模型（xíng）x方向0.473mm，y方向0.195mm；刀架在橫梁中間，最大變形（xíng）值模型x方（fāng）向0.396mm，y方向0.183mm。
 
       橫梁行程5米，刀架在橫梁左端，最大變形值模型x方向0.463mm，y方向0.186mm；刀架在橫梁（liáng）中間（jiān），最大變形值模型x方向0.391mm，y方向0.176mm。
 
       橫梁行程4米，刀架在（zài）橫（héng）梁（liáng）左端，最大變形值模型x方向0.456mm，y方向0.179mm；刀架在橫梁中間，最大變形值模型x方向0.386mm，y方向0.170mm。
 
       橫梁行程3米，刀架在橫梁左端，最大變形（xíng）值模型x方向0.446mm，y方向0.170mm；刀（dāo）架在（zài）橫梁中間，最大變形（xíng）值（zhí）模型x方向0.380mm，y方（fāng）向0.162mm。
 
 
       合對比（bǐ）分析上述數據，與類似機床的標（biāo）準變（biàn）形量相比，該立柱設計結構穩定，剛（gāng）度大、抗震（zhèn）性（xìng）好，能滿足機床使用（yòng）要（yào）求。