數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)分析

張廷慧

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

在進(jìn)行數(shù)控落地鏜銑床主軸箱裝配設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要明確主軸箱是數(shù)鏜銑床的主要部件，被廣泛的應(yīng)用到鏜銑床主軸和傳動(dòng)零件安裝的過(guò)程中，因此在進(jìn)行數(shù)控鏜銑床加工開(kāi)展的過(guò)程中，需要充分的了解安裝順序以及流程，保證滑枕和鏜桿完全伸出主軸箱，以此全面提高切削力的承受能力。結(jié)合當(dāng)前我國(guó)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀看，需要通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，為數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)，結(jié)合有限元軟件詳細(xì)的分析在最大承載工況下，主軸箱所具有的應(yīng)力強(qiáng)度。

1 主軸箱裝配體三維立體模型的建立

（1）自然化設(shè)計(jì)程序。在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要嚴(yán)格的遵行運(yùn)行模式的自然化設(shè)計(jì)程序，優(yōu)化主軸箱設(shè)計(jì)的功能概念，通過(guò)裝配模型對(duì)裝配設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化和管理，借助眾多類(lèi)型的功能模塊延長(zhǎng)主軸箱的使用壽命，結(jié)合生命周期的實(shí)際參數(shù)，設(shè)計(jì)出理想化的運(yùn)行模式。主軸箱裝配體三維實(shí)體模型建立主要是采用數(shù)據(jù)抽象、模塊化、數(shù)據(jù)隱藏等設(shè)計(jì)概念，對(duì)主軸箱現(xiàn)有的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整的分類(lèi)，數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)主要分為電機(jī)的輸出類(lèi)、主軸類(lèi)、變速機(jī)構(gòu)類(lèi)和箱體類(lèi)，結(jié)合設(shè)計(jì)對(duì)象所具有的繼承性和多態(tài)性等發(fā)展變化規(guī)律，將該程序的不同組成部分進(jìn)行有效連接，構(gòu)建多樣化的裝配體結(jié)構(gòu)。我們?cè)谶M(jìn)行高級(jí)部件搜索的過(guò)程中，可以在裝配的列表中進(jìn)行自動(dòng)生成，采購(gòu)相應(yīng)的零部件，采取合適的安裝方法，優(yōu)化現(xiàn)有的裝配結(jié)構(gòu)，從而滿足部件的空間裝配設(shè)計(jì)需求，并且需要充分的了解零部件所具有的物理屬性，在進(jìn)行三維立體模型應(yīng)用的過(guò)程中，可適當(dāng)?shù)墓芾砀鱾€(gè)子裝配體的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際發(fā)展需求，建立從裝配體優(yōu)化到股價(jià)模型建立的設(shè)計(jì)順序，通過(guò)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)分析模仿某種運(yùn)動(dòng)形態(tài)，改變當(dāng)下的裝配模型，通過(guò)幾何拷貝將幾何體和坐標(biāo)平面，完全的復(fù)制到另一個(gè)裝配骨架中，并且能夠保持初始化的特征、顏色及屬性。

（2）有限元模型的應(yīng)用。我們得知主軸箱的整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此我們?cè)谶M(jìn)行數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要充分地運(yùn)用實(shí)體單位進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析，其中應(yīng)用最為廣泛的就是網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分的精準(zhǔn)度將直接影響到主軸箱的精度和設(shè)計(jì)的速度，網(wǎng)格設(shè)計(jì)的密度大小將會(huì)直接影響到預(yù)期裝配設(shè)計(jì)結(jié)果。在進(jìn)行有限元模型建立的過(guò)程中，還需要充分的了解到邊界的條件，仔細(xì)的分析各個(gè)零部件應(yīng)用所具有的約束條件，做好剛性位移等因素的有效應(yīng)用，結(jié)合主軸箱的實(shí)際工作狀態(tài)，進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)流程分析，在完成模型設(shè)計(jì)之后需要通過(guò)加載情況的分析了解有限元模型建立的前提條件，了解零部件在工作過(guò)程中所能接受的最大荷載數(shù)值，從而精準(zhǔn)的計(jì)算出零件所具有的靜態(tài)剛性和強(qiáng)度。我們可以得知數(shù)控鏜銑機(jī)床的主軸箱中蘊(yùn)含著較為復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，想將這些機(jī)構(gòu)零價(jià)進(jìn)行合理的裝配，具有一定的困難性，需要應(yīng)用到有限元模型進(jìn)行詳細(xì)的分析，做好計(jì)算時(shí)間的掌握，明確主軸箱的承受力以及作用力，在進(jìn)行零部件加工的過(guò)程中，通過(guò)切削力和主軸箱重力的計(jì)算，而得出荷載后的應(yīng)用狀況。

2 主軸箱裝配體裝配性能分析

（1）裝配設(shè)計(jì)理念。數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體的裝配設(shè)計(jì)模型建立過(guò)程中，需要充分的結(jié)合自上而下的設(shè)計(jì)理念，使其能夠具備自動(dòng)記錄主軸箱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用功能，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)操控理順個(gè)裝配位置之間所具有的聯(lián)系，并且通過(guò)相應(yīng)管理方案的制定，優(yōu)化結(jié)構(gòu)之間的設(shè)計(jì)位置，促進(jìn)裝配模型功能建立的全面性發(fā)展。例如：我們?cè)谶M(jìn)行主軸箱裝配體某個(gè)零件尺寸設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要自動(dòng)的對(duì)其相對(duì)的裝配零件尺寸進(jìn)行修正，從而能夠有效保證裝配模型相關(guān)數(shù)據(jù)信息的一一對(duì)應(yīng)，保證各個(gè)裝配之間相互連接的有效性，促進(jìn)裝配技術(shù)設(shè)計(jì)流程的有序進(jìn)行。

（2）裝配設(shè)計(jì)方案。同時(shí)我們?cè)谶M(jìn)行主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需要制定出合理的設(shè)計(jì)方案，對(duì)可能產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行推算，要始終保證主軸箱裝配設(shè)計(jì)滿足主軸箱設(shè)計(jì)需求，提高其在日常生產(chǎn)和鏜銑床運(yùn)行過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性，優(yōu)化主軸箱裝配設(shè)計(jì)的工作效率，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程開(kāi)展的過(guò)程中，還需要對(duì)已經(jīng)推算出的三維立體模型變化規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)的分析和了解，制定出初步的裝配計(jì)劃。并且以此為基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)的推理和驗(yàn)證。

（3）主軸箱裝配性能。想要優(yōu)化裝配箱的主軸箱裝配體性能，就需要做好裝配程序的規(guī)劃，設(shè)計(jì)出裝配路徑，控制好不同設(shè)計(jì)過(guò)程中零部件的裝配節(jié)點(diǎn)，相關(guān)工作人員需要按照一定的拆除順序，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)靜態(tài)化和動(dòng)態(tài)化的干涉檢察，做好裝配路徑的合理規(guī)劃，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干涉檢查的應(yīng)用具有實(shí)用性、方便性和穩(wěn)定性的發(fā)展特點(diǎn)，能夠切實(shí)的滿足數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)的根本要求，但是工作人員在操縱過(guò)程中具有一定的困難性，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要充分的了解裝配設(shè)計(jì)理念及崗位需求，想要做好裝配效率的有效規(guī)劃，就需要對(duì)當(dāng)前的裝配模型進(jìn)行詳細(xì)的分析。通過(guò)遍歷裝配樹(shù)和分析推理了解初步裝配程序的主要規(guī)律，然后再通過(guò)序列進(jìn)行幾何推理和干涉檢查的應(yīng)用，從而得出拆卸的主要方向，做好裝配路徑的合理規(guī)劃。

3 數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)分析結(jié)果

（1）靜力分析。這一分析模式需要通過(guò)有限元軟件設(shè)計(jì)模型的建立，保障主軸箱體在受載之后的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性，根據(jù)主軸箱應(yīng)力值推斷出主軸箱與滑枕接觸面運(yùn)行情況，判斷主軸箱的實(shí)際強(qiáng)度，如果沒(méi)有滿足相應(yīng)的強(qiáng)度要求，說(shuō)明所選擇的材料所具有的破壞能力還有待開(kāi)發(fā)，當(dāng)前我國(guó)在進(jìn)行數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)流程過(guò)于保守，相關(guān)工作人員還需要結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，更好地減輕主軸箱的承載重量。通過(guò)對(duì)主軸箱裝配設(shè)計(jì)后的變形等值線圖分析，了解滑枕與主軸箱接觸的端面結(jié)構(gòu)變形情況，希望能夠更好的滿足在當(dāng)下主軸箱的承載條件，提高鏜銑床主軸箱所具有的加工精度。

（2）模型狀態(tài)分析。通過(guò)有限元軟件的有效應(yīng)用，能夠?qū)χ鬏S箱的模型狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的分析，計(jì)算出整體結(jié)構(gòu)所具有的振動(dòng)特性，通過(guò)震動(dòng)頻率和震動(dòng)類(lèi)型的分析，了解模型的多階模態(tài)，一般情況下，我們會(huì)通過(guò)數(shù)學(xué)向量進(jìn)行遞歸計(jì)算，這種計(jì)算方式被廣泛應(yīng)用到模型形狀的實(shí)體和單元情況分析的過(guò)程中。通過(guò)對(duì)有限元模型施加約束力，考慮主軸箱重力的影響情況，通過(guò)不同階段頻率和振型結(jié)果的分析，了解該裝配條件是否滿足低速加工的設(shè)計(jì)需求，如果得出結(jié)論與主軸箱的動(dòng)態(tài)特性不符，就需要適當(dāng)?shù)膬?yōu)化主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，全面提高主軸箱整體的剛性和硬度。

（3）動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。在進(jìn)行主軸零部件兒的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要指的是設(shè)計(jì)并修改現(xiàn)有的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合預(yù)先給出的動(dòng)態(tài)特性，滿足動(dòng)態(tài)特性的基本要求，傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案只能簡(jiǎn)單的解決設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和自由度的系統(tǒng)問(wèn)題，對(duì)一些復(fù)雜的系統(tǒng)運(yùn)行情況得不到改善。因此我們需要結(jié)合靈敏度分析以及動(dòng)力修改的方式，對(duì)當(dāng)前主軸箱設(shè)計(jì)所蘊(yùn)含的敏感性參數(shù)進(jìn)行修改和試探，使其符合裝配設(shè)計(jì)需求。主軸箱零部件動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)需要以有限元?jiǎng)討B(tài)學(xué)模型的建立為基礎(chǔ)，結(jié)合動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析，主軸部件有限元模型的建立，能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)步驟，將主軸箱對(duì)主軸所具有的彈性，轉(zhuǎn)化為軸承的剛度進(jìn)行充分的考量。通過(guò)對(duì)主軸部件的固有頻率計(jì)算，了解動(dòng)態(tài)模型的動(dòng)力響應(yīng)情況，從而仔細(xì)的研究系統(tǒng)各界的分布模態(tài)。

4 總結(jié)

在進(jìn)行數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設(shè)計(jì)的開(kāi)展過(guò)程中，需要明確裝配路徑，了解基本的拆除順序，通過(guò)干涉檢查確定裝配的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，并對(duì)裝配過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種干涉檢查方式，保證裝配路徑的穩(wěn)定性和簡(jiǎn)潔性，并且通過(guò)一定的物流設(shè)計(jì)對(duì)裝配內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體的設(shè)計(jì)流程眾多，三維立體模型的建立和性能的調(diào)試具有一定的復(fù)雜性，因此，相關(guān)人員需要通過(guò)不斷的創(chuàng)新數(shù)據(jù)手段，完善設(shè)計(jì)體系，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，全面提高主軸箱的使用壽命，讓鏜銑床的主軸箱裝配體能夠更好地適應(yīng)主軸箱的多元化發(fā)展需求。