磨床主轴箱有限元分析及优化设计*

黄继雄　赵黎明　晏少亚

(武汉理工大学机电工程学院　武汉　430070)



磨床主轴箱有限元分析及优化设计*

黄继雄赵黎明晏少亚

(武汉理工大学机电工程学院武汉430070)

摘要以某专用磨床主轴箱为研究对象,采用Solidworks建立主轴箱的参数化模型,利用Workbench对主轴箱原模型进行静力分析和模态分析。根据分析结果初选12个尺寸参数作为设计变量,并对其进行灵敏度分析,筛选出对主轴箱主轴孔部位变形影响最大的六个参数。在此基础上进行多参数多目标优化,并对优化结果予以校验。最终实现在保证主轴箱静动态特性的前提下,降低主轴箱质量,提高优化效率。

关键词主轴箱; 静力分析; 模态分析; 灵敏度分析; 优化设计

Class NumberTH11.4

1引言

主轴箱用以支撑并传动主轴,是机床的关键零部件。主轴箱的静动态特性直接影响到磨床的加工精度、机床的可靠性[1～2]、抗震性能等,对主轴箱进行动静态特性分析变得越来越重要。周孜亮[3]等对高速立式加工中心进行有限元分析,并据此对主轴箱实现多目标多尺寸优化,显著提高主轴箱的静动态特性。王禹林[4]等对某大型旋风铣床主轴箱进行模态分析找出薄弱环节,利用力热耦合分析进行综合优化,提高了主轴箱动静刚度。牛颖[5]等人对HDBS-63高速卧式加工中心主轴箱进行静动态特性分析,选取优化参数,进行优化设计,提高了主轴箱刚度,降低了质量。

2有限元模型

2.1箱体结构

某专用磨床主轴箱分为前后两个部分。前箱体主要用来安装自动夹紧装置,与主轴卡盘一起实现对工件的定位夹紧;后箱体定位、安装在转塔头上,其内部的传动元件构成主运动传动链,实现主轴传动。……