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《数控车床主轴部件及其主轴箱热特性有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第32卷第4期东北大学学报(自然科学版)Vol132,No.42011年4月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Apr.2011数控车床主轴部件及其主轴箱热特性有限元分析12张耀满,刘启伟(1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;2.沈阳机床(集团)有限公司设计研究院,辽宁沈阳110042)摘要:以某数控车床主轴箱为对象,研究了主轴箱的热态特性及其对机床性能的影响#在确定有限元分析所需参数的基础上,建立了主轴箱有限元分析模型,仿真计算了主轴箱的稳态温
2、度场分布情况以及主轴箱热平衡时间,并利用热和结构耦合技术仿真计算了主轴箱在热和结构耦合作用下的温度场及热变形,分析确定了主轴部件和主轴箱的热变形趋势#通过分析可知热的不对称将对机床的加工性能产生影响,研究工作为主轴箱的优化设计和热误差补偿奠定了基础#关键词:稳态热分析;瞬态热分析;耦合分析;温度场;有限元分析中图分类号:TG502.14文献标志码:A文章编号:1005-3026(2011)04-0571-04FiniteElementAnalysisofThermalCharacteristicsoftheSpindleA
3、ssemblyandHeadstockforaNumericalControlLathe12ZHANGYao-man,LIUQi-wei(1.SchoolofMechanicalEngineering&Automation,NortheasternUniversity,Shenyang110819,China;2.Design&ResearchInstitute,ShenyangMachineTool(Group)Co.Ltd.,Shenyang110042,China.Correspondingauthor:ZHANGY
4、ao-man,E-mail:zhymlxl@163.com)Abstract:TheeffectofthermalpropertiesonperformancewasdeterminedfortheheadstockofaCNClathe.Basedonthefactorsneededforfiniteelementanalysis(FEA),anFEAmodeloftheheadstockwasestablished,withtheconstanttemperaturefielddistributionandtherma
5、lequilibriumtimeoftheheadstocksimulatedandcalculated.Underconditionsofheatandstructureload,thetemperaturefieldandthermaldeformationoftheheadstockwerecalculatedusingathermalandstructurecouplingtechnique,andheatdistortiontrendsofthespindleassemblyandheadstockwereana
6、lyzed.Resultsindicatedthathotasymmetryaffectedmachineprocessingperformanceandprovideafoundationforoptimizationdesignofspindleassemblyandthermalerrorcompensation.Keywords:constantheatanalysis;transientthermalanalysis;couplinganalysis;temperaturefield;finiteelementa
7、nalysis(FEA)大量的研究表明,影响高速机床加工精度的主轴系统的热变形误差是引起机床热变形误主要因素之一是热误差#据德国阿亨工业大学分差的重要因素#因此,主轴系统的热特性分析与设析,在用现代机床加工零件的制造误差中,机床热计对机床精度的保证至关重要,是高速高精度机变形所引起的制造误差可占总误差的50%,英国床必须要考虑的关键技术之一#本文以某卧式车伯明翰大学的调查表明,在精密加工中热误差约削中心为研究对象,对主轴部件及其主轴箱进行[1-2]占机床总误差的40%~70%#国外从事机床了热和结构的耦合分析,并以主轴箱装
8、配体稳态热误差补偿技术比较有影响的有美国的密西根大热分析的温度场为基础,计算出主轴的热变形,为学国家标准和技术所、辛辛那提大学、日本的东京主轴及主轴箱部件的热设计奠定基础,使设计者大学、日立精机、大阪工业机床;德国的亚琛工业在设计阶段就可以预测机床主轴箱装配体的温升[3-9]大学、柏林工业大学等#和热变
