济南雕刻机关键结构的刚度、强度分析

采用Ansys有限元仿真技术对济南雕刻机虚拟样机进行仿真分析，首先应根据木工雕刻机的机械结构，建立新型雕刻的几何模型。雕刻机的受力关键部位在机身及龙门横梁，因此本文主要对机身及横梁的强度及刚度进行分析，并根据仿真数据结构对结构进行优化，以达到最佳刚度、强度。

1、机身及横梁CAE模型建立及前处理

为提高精度，增强济南雕刻机整体的刚性，采用铸造方法将底座与立柱铸为一体，即为机身，模型图见图3，材料选铸铁，弹性模量为118GPa，泊松比0.3，密度7×103kg/m3.由于铸造工艺限制，横梁与机身分开铸造，之后用螺栓连接.横梁模型图见图4.材料选用可铸铝合金，弹性模量为70GPa，泊松比0.3，密度2.7×103kg/m3.因此横梁与济南雕刻机机身没有相对运动，固定6个自由度.

在有限元分析前，将所建模型导入Ansys中进行前处理，即划分网格.网划分（MESH）采用手动与智能划分相结合方式，得到准确的MESH结果见图5.

2、计算结果分析

Z轴刀体运动到最下端，刀头伸出量最大，当刀体置于横梁中间位置时横梁所受载荷最大.估测最大载荷为F=1000N，施加于横梁中心处，得到龙门机体及横梁应力云图（图6）。

在上述边界条件、网格划分及载荷情况下，利用Ansys后处理对仿真结果进行分析，发现大部分节点应力较小，立柱上应力稍大，最大应力为49MPa，远低于材料本身屈服强度330MPa.机体及横梁的位移云图见图7.由图7可以看出，济南雕刻机的横梁上端中间部分变形最大.为减少横梁变形，现对横梁结构进行改进优化，在保证壁厚的情况下，合理布置加强筋，改进后横梁模型图见图8.

在同等工况、边界条件及载荷情况下，进行横梁优化前后结构刚度对比分析，发现布置加强筋前最大变形为0.137mm；布置加强筋后最大变形为0.012mm，刚度明显改善.

以上内容便是济南雕刻机厂家--友达数控为大家带来的济南雕刻机关键结构的刚度、强度分析，可以看出，经过精心设计，雕刻机机身的刚度、强度都是很好的，而且友达也在不断提高技术实力，增强雕刻机的性能。

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