0 引言
普通的立式車床龍門結(jié)構(gòu)中由于橫梁、立柱的不對稱性設(shè)計，容易造成加工精度降低，誤差較大的情況。現(xiàn)在探索一種新型的龍門結(jié)構(gòu)這個新結(jié)構(gòu)相對熱源采用對稱的設(shè)計。這個新的對稱性設(shè)計，有助于車床工作時產(chǎn)生的熱量傳播的平衡性，能夠保證加工時加工精度。
新的結(jié)構(gòu)主軸或刀架被放置在橫梁截面中間，采用對稱橫梁結(jié)構(gòu)，立柱也采用對稱結(jié)構(gòu)，橫梁被置于立柱截面中間，立柱的左右兩部分的熱膨脹量大致相等。采用這種結(jié)構(gòu)，可以減少加工時車床結(jié)構(gòu)熱變形?，F(xiàn)在針對提出的這種新型龍門結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和分析[1]。
1 龍門結(jié)構(gòu)的有限元模型建立
模態(tài)分析是機械和結(jié)構(gòu)動力學(xué)中一種重要的分析方法[3]。計算模態(tài)分析從機械、結(jié)構(gòu)的幾何特性與材料特 性等原始參數(shù)出發(fā)，采用有限元法形成系統(tǒng)的離散數(shù)學(xué)模型—質(zhì)量矩陣和剛度矩陣，然后通過求解特征值問題，確定系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。由模態(tài)迭加法，可以分析機械、結(jié)構(gòu)在已知外載荷作用下的動態(tài)響應(yīng)或動態(tài)穩(wěn)定性問題。
利用三維繪圖軟件nx8.0 建立三維模型，對模型進(jìn)行適當(dāng)簡化（忽略倒角、倒圓、小孔等小特征）后，將所建模型直接導(dǎo)入 ansys workbench 中。定義立柱材料及其屬性，四面體單元對網(wǎng)格的劃分則比較靈活，對于結(jié)構(gòu)不規(guī)則的幾何模型，也能劃分出較為規(guī)則的網(wǎng)格，同時也能夠保證計算的精度。網(wǎng)格大小為 100mm，得到有限元模型如圖 1 所示。