[发明专利]一种高速卧式加工中心主轴箱的有限元分析方法

摘要

本发明涉及到了一种高速卧式加工中心主轴箱的有限元分析方法，其在不增加整个分析工作量的前提下，节省了分析时间，提高了有限元分析的精度，更加真实的模拟主轴箱实际受力、受约束情况，并有利于求解接触部位的支反力，更加真实的反应主轴箱的位移、应力情况。主轴箱分析模型包括主轴，刀具，主轴套筒，丝杠，丝杠套筒，滑块和主轴箱。将主轴与刀具作为一个整体进行处理并将其简化为刚性体；主轴通过主轴套筒与主轴箱连接；丝杠通过丝杠套筒与主轴箱连接。该有限元分析方法的特点是：(1)综合考虑了各关键部件在有限元分析中的作用，避免了单一分析的缺点；(2)约束条件设置更加准确，利于有限元分析设置和后续分析工作的进行。

主权项

一种高速卧式加工中心主轴箱的有限元分析方法，其特征在于：(一)建立主轴箱有限元模型：该主轴箱有限元模型包括主轴(1)、刀具(2)、主轴套筒(3)、丝杠(4)、丝杠螺母(5)、滑块(6)和主轴箱(7)；建立主轴(1)和刀具(2)的简化三维模型，将主轴(1)和刀具(2)的有限元模型材料属性设置为刚性体。去除所有的螺栓孔后将主轴(1)、刀具(2)和主轴套筒(3)一起装配到主轴箱(7)上，采用“连接”模式模拟螺栓作用；建立丝杠(4)、丝杠螺母(5)、滑块(6)简化三维模型，去掉所有螺栓孔，并赋予不同的材料属性。采用“连接”模式模拟螺栓的连接作用将丝杠螺母(5)与主轴箱(7)，滑块(6)与主轴箱(7)，丝杠螺母(5)与主轴箱(7)进行连接；(二)主轴箱的约束：主轴箱(7)只能竖直方向移动，因此对与主轴箱(7)相连的滑块(6)进行位移约束，模拟主轴箱(7)只能沿着竖直方向移动的特性；针对上端(A)固定、下端(B)悬浮的丝杠(4)，利用“固定”约束对上端(A)实现完全约束；利用“圆柱”约束和“单向”约束的组合实现下端(B)悬浮设置，使下端只能沿着轴向方向向下运动。