基于UG的主轴箱底座有限元分析设计

王伟顺，董学哲

（齐重数控装备股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

0 引 言

主轴箱底座是机床重要的支承部件。起着承受力和容纳各种零部件的作用，它的动态性能直接影响机床加工精度和生产效率，所以要求其具有足够的动、静态刚度。该主轴箱底座是筋板式结构，本计算方案为铸件、结构件和薄结构件三种方案。为了保证机床具有良好的动、静态性能，并尽可能减轻其重量，必须进行有限元分析计算，以寻求既满足机床精度，又能具有高性价比的最佳结构设计方案［1］。

现利用UG 的结构分析模块，对该主轴箱底座模块铸件、结构件以及外壁减薄的结构件进行有限元分析，计算该零件的固有频率、静态刚度，为设计修改和实际生产应用提供一定的理论依据［2－3］。

1 主轴箱底座结构方案计算分析

1）建立几何模型。这里分析的是重型卧车主轴箱底座，用于重大专项项目数控重型卧式镗车床，由于该零件结构复杂，所以用UG 软件进行三维实体建模。利用UG软件建立的主轴箱底座几何模型、铸件、结构件、外壁减薄结构件如图1 所示。

2）有限元网格划分。选用UG 软件结构分析模块提供的四面体单元对主轴箱底座进行网格划分，得到有限元模型。

2 定义材料属性

主轴箱底座是支承件中的重要部件，其在工作时承受主轴箱、花盘及工件的巨大压力，必须具有较高的强度，所以铸件材料选为灰铸铁HT250。根据相关资料，HT250 的质量密度为7.3×103kg/m3；弹性模量为110 GPa；泊松比为0.28。结构件材料选为铸钢。……