一（yī）、機床基本情況介（jiè）紹

       本機床采用單柱移動結構，垂直刀架（jià）具有車銑複合功能，側主軸箱具有銑鏜功能（néng），並（bìng）在工作台上設有輔（fǔ）助夾爪，適應各（gè）種（zhǒng）不同（tóng）直（zhí）徑工件（jiàn）的加工要求，具有較廣的加工範圍。機床由工作（zuò）台底座、工作台、主傳動箱、C軸分度（dù）進給（gěi）箱、立柱、床身、橫（héng）梁、垂直車銑刀架、側主軸箱、操作係統、電氣係統、液壓係統等部件組成（見圖1）。

       床身固定在地基上，立柱固定在滑座上並隨滑座一起（qǐ）在床身上移動，立柱傳動箱（xiāng）安裝在床身端麵上，傳動箱由交流電機（jī）驅（qū）動，經傳動齒輪和絲杠（gàng）—螺母實現立柱移位運動。床身導（dǎo）軌為靜壓（yā）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。

       在立柱頂（dǐng）麵安裝橫梁升降傳動機構，由交流電機驅動，經蝸杆—蝸輪傳動副及絲杠傳動副，實現橫梁升降運動，在立（lì）柱上裝（zhuāng）有橫梁配重機構（gòu），使橫梁運行平穩（wěn）。

       床身及滑座均采用優質鑄鐵製造，立柱（zhù）采用優質鋼材焊接結構，並經二次時效處理消除內應力，以保持機床的剛度及精度穩定（dìng）性。為（wéi）驗證（zhèng）該機床是否（fǒu）具備高精度（dù）、剛度大、抗震性好、可靠性高，能否平穩高效運轉，通過分析該機床設計結構（gòu）特點，對其立柱設計結構的受力分析是保證該機床穩定運行的關鍵。

                        圖1：機床結構示意（yì）圖

       二、有限元分析內容及結論

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

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

       有限元分析的方案為，與立柱輔導軌相鄰的右側（cè）筋板（bǎn）統（tǒng）一沿機（jī）床坐標係Y向移動180mm，橫筋立筋厚度（dù）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（yǒu）限元分析模型圖

       圖3：立柱有限元分析網絡劃分圖

       針對不同位置的（de）工作（zuò）狀（zhuàng）況對立柱部件進（jìn）行有限元分析（xī），橫梁和主軸箱采（cǎi）用力等效方式加載（zǎi），便於模型簡化和計（jì）算。等效力如下：
 
       1. 橫梁、刀架和滑枕重力等（děng）效（xiào）
       2. 前鋼絲繩拉力等效
       3. 後鋼絲繩拉力等效
       4. 前後鋼絲繩拉力的配（pèi）重
       5. 主軸箱重力等（děng）效
       6. 主軸箱平衡力等效
       7. 主軸（zhóu）箱配重力等效

       將立柱與（yǔ）滑座接（jiē）觸麵做（zuò）固定（dìng）約束，立柱頂麵（紅色（sè）區域）施加30噸橫梁配重載（zǎi）荷(前後鋼絲（sī）繩拉力的配重)和8噸主軸箱滑枕配重載荷（hé）(主（zhǔ）軸箱（xiāng）配重力等效)。
通過分析計算，下麵為橫梁（liáng）行程（chéng）為3米、4米（mǐ）、5米、6米，考慮刀架在不同位置時立柱的前導軌1、前導軌2和（hé）後（hòu）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（dāo）架位於不同位置時，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（shí）重心的作用（yòng）位置，下圖左一為刀架（jià）位於左側（cè）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（lì）柱（zhù）各導軌變形值

       圖7：橫梁行程3米立柱各導軌（guǐ）變形值

    
       四、結論

       分析上述曲線圖，橫梁在立柱移動狀態下，行（háng）程為3米、4米、5米、6米，考慮刀架在不同（tóng）位置時立柱的變形值具（jù）體為（wéi）：

       橫梁行程（chéng）6米，刀架在橫梁左端，最大變形值模型x方向0.473mm，y方向0.195mm；刀架在橫梁中間，最大變形值模型x方向0.396mm，y方向0.183mm。
 
       橫梁行程5米，刀（dāo）架在橫梁左端，最大變形值模型（xíng）x方向0.463mm，y方向0.186mm；刀架在（zài）橫梁中間，最大變形值模型x方向0.391mm，y方向0.176mm。
 
       橫梁行程4米，刀架在橫梁左端，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（dāo）架在橫梁左端，最大變形值模型x方向0.446mm，y方向0.170mm；刀架在橫梁中間，最大變形值模型x方向0.380mm，y方向0.162mm。
 
 
       合對比分析上述（shù）數據，與類（lèi）似機床的標準變形量相比，該立柱設計結構穩定，剛度大、抗震性好，能滿足機床使（shǐ）用要求。