立式車床立柱結構優化設計*

蔣國生

(永州職業技術學院，湖南 永州 425000)

1 引言

在立式車床和各組成部分中，立柱起著關鍵部件的作用，并與整機性能有著密切的關系。對機床主要零部件進行有限元分析，并優化零部件結構的設計。東南大學和無錫機床股份有限公司對內圓圓磨床M2120A立柱結構進行有限元分析，得到立柱前幾階的固有頻率和振型，分析立柱的內部筋板布置對結構動態特性的影響［1］。張海偉利用動態實驗分析和理論模型分析兩種方法對臥式加工中心的動態性能進行了分析，通過實驗測試數據與理論計算結果對比分析，驗證了理論模型的合理性，找出了機床的薄弱環節，并進行結構優化。優化后分析結果證明，機床結構的最大變形值都相應降低［2］。陳慶堂運用工程軟件ANSYS的優化設計模塊，根據立柱的實際工況及機床零件加工精度要求，在參數化建模及結構應力分析基礎上，對XK713數控銑床軸箱結構以減輕重量為目標進行優化設計。通過優化設計及分析，立柱結構重量減輕了23.2%，三個方向上的剛度和應力得到了合理的分布［3］。不僅大大提高了立柱的動態性能，而且節省了材料，降低了生產成本［3］。筆者采用科學計算和實際經驗相結合的方法，類比同類車床立柱的結構，并依據有限元分析的數據，對該立柱結構進行優化。

2 立柱結構優化設計方法

2.1 參數化有限元模型

建立準確可靠的結構有限元計算模型，是一項極為重要的工作，它直接關系到計算結果的正確與否。……