卧式加工中心立柱有限元分析及轻量化设计

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加工中心是用于加工箱体类零件的-种通用性很强的切削加工机床，它可以对箱体类零件进行平面铣削 、曲面铣 削、钻孔、扩孑L、攻丝 、绞孔 ，镗 削加工 ，甚至可对工件进行形状 和位 置公差测 量。加工 中心的出现是制造技术发展过程中的-个重大突破 ，标志着制造领域中数控加工时代的开始 。

加工中心轻量化设计是在保证加工中心刚度的同时减杏工中心的质量，从而提高机床动态响应性能，降低制造成本 。加工中心结构件-般是铸造薄壁结构，修改铸件壁厚是实现轻量化的主要手段。国外通过对加工中心轻量化设计已将结构件的主要壁厚从 20～25mm减至 14～20mm，切削力小的小型精密加工中心床身主要壁厚仅 8～10mm 。国内的加工中心结构设计水平与国外尚存在差距，因此对加工中心进行轻量化设计具有重要的意义。

立柱是卧式加工 中心 的主要基础零部 件，它是主轴箱支承和导向的主体，其静动态性能将直接影响加工中心的加工精度、精度稳定性和抗振性。因此，对立柱进行静动态特性有限元分析及轻量化设计具有非常重要的工程意义。

1 立柱有限元模型1.1 卧式加工中心卧式加工中心主要有床身、滑台、立柱、主轴箱、主轴等部件构成，装配关系如图1所示。

收稿日期：2012-09-03；修回日期 ：2012-O9-2O十基金项目：国家高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题(2011ZX04016-101)作者简介：赛宗胜(1968-)，男，辽宁大连人，大连机床集团自动化装备研究所，工程师，主要从事机床设计研发工作，(E-mail)jamesdmtg###126.corn 。

· 46· 组合机床与 自动化加工技术 第 2期5 结论通过上述-系列实验，研究了汽车驱动桥壳半轴套管表面再制造的电刷镀修复层，在不同工艺条件下的镀层结合力、沉积速度以及镀层硬度，并对不同工艺条件下的镀层进行了能谱分析和 XRD测试，同时观测 了镀层的表面形貌。

得出如下结论 ：(1)综合考虑不同工艺条件下 的镀层沉积速度和镀层质量 ，电源 占空 比为 70%左右的脉冲电刷镀 ，最适于汽车驱动桥壳半轴套管的再制造。

(2)脉冲电源 比直流电源获得 的镀层表面更加平整，晶粒更为细小 ，所得镀层质量优于直流电源 。

(3)镀层沉积速度会随着刷镀电源 占空比的升高而加快，但是过大的占空比将导致镀层质量的下降和镀笔阳极磨损的加剧，过小的占空比由于沉积速度过低又将失去实际应用价值。

(4)直流和脉冲电刷镀层硬度均高于基体，但脉冲电刷镀可以获得更大的镀层表面维 氏硬度。

(5)70%电源占空比的脉冲电刷镀，净修复厚度可以达到 60.7mm。