端齿盘磨床砂轮架滑座的有限元分析

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端齿盘又称多齿盘、细齿盘、鼠牙盘、是具有 自动定心功能的精密分度定位元件，广泛应用于加工 中心、柔性单元、数控机床、组合机床、回转工作台、测量仪器、各种高精度间歇式圆周分度装置、多工位定位机构以及其它需要精密分度的各种设备上。端齿盘- 般采用磨齿的方法加工，以获得较高的精度。本课题研发的 QMK016高精度数控直齿端齿盘磨床是2011年国家高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项产品，用于磨削加工端齿盘。因此该机床的研发，对国内装备制造业水平的提高有着重要意义。笔者主要论述砂轮主轴支撑件滑座部分的结构改进方案，及其力学性能分析。

2 滑座的拈化结构设计在现代化设计中，拈和知识的重用可大大缩短设计周期，降低设计成本；采用成熟的经过验证的模块，可降低采购和物流成本，缩短采购周期、物流周期和生产制造周期，从而加快产品上市时间；采用成熟的经过生产验证的拈，可大大减少由于新产品的投产对生产系统调整的频率，使新产品更容易生产制造，可降低生产制造成本；产品平台中及平台之间存在大量的互换拈，可以降低售后服务成本。

本机床滑座部分主要用来驱动砂轮主轴部件的往复直线运动，同时不能与其它部件发生运动干涉。

为了加快设计研发过程，便于产品的加工制造。在企业内部拈库中选用了外部尺寸合适，行程范围满足要求，电机功率大小相符合的滑座拈单元。其结构如图 1所示。由图可知，所选的滑座拈具有-维 A轴旋转运动功能。而本机床滑座部件，不需要做旋转运动，所以在不影响运动功能，不改变各部分结合尺寸的情况下，对滑座骨架做出-些结构改动。改进后的结构如图2所示。

图 1 滑座拈单元图2 改进后滑座拈3 滑座的受力分析砂轮主轴在滑座上往复运动，其对砂轮主轴起着支撑作用，故其刚度的高低对机床加工精度的影响很基金项目：20l1年国家高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项高效、精密齿轮齿圈磨齿机”项 目(2011ZX04003-031)收稿日期：2012-11-27作者简介：王 伟(1987-)，男，陕西西安人，助理工程师，主要从事航天发动机相关方面的研究。

· 27·· 机械研究与应用 ·2013年第1期(第26卷，总第123期) 应用与试验线。然后根据涡轮机械相似理论将测量数据换算成- 付涡轮的性能曲线。在清水介质下，1付涡轮的机械性能曲线如图12所示。

转速n(r/min)图12 23L/S时-付实测涡轮机械性能曲线(涡轮径向间隙为 0.5mm)5 结 论根据涡轮机械-元流理论设计涡轮叶栅参数，叶片造型设计实现计算辅助设计，运用 CFD软件对井下涡轮进行了全三维建模、流体动力数值模拟和涡轮力学性能预测。10级涡轮力学性能台架试验表明，试验结果与 CFD预测结果-致，满足设计参数要求。

(1)涡轮机械-元流理论同计算辅助叶片造型相结合，通过合理调整相关参数满足各种参数要求，(上接第28页)(1)固有频率分析：滑座的最低阶频率为 1289。

2Hz，砂轮主轴的最高转速为 3000r/min，故滑座的最低阶频率远高于其附属旋转件的最高频率50Hz。因此该底座符合结构稳定性原理。

(2)涡轮力学特性的 CFD模拟预测与试验结果对比表明，CFD模拟预测结果正确，可为设计决策提供重要参考。

(3)涡轮径向间隙对涡轮效率有直接的影响，如何确定适当的涡轮径向间隙将是进-步研究的方向。