常見原因
1 . 床身結構剛性差,特別是馬鞍處剛性更差,主要是加強筋不合理。
2 . 床身壁厚不均勻,導軌面壁厚為35mm 。,而床身側壁厚只有8 一10 m m ,鑄造內應力很大,所以在澆注後常出現裂紋。據統計,裂紋缺陷就占鑄造缺陷的的一70 %。另外在清砂敲打時,也易出現裂紋。
工具機床身熱變形的背景
大型、重型裝備製造是裝備製造業的重要組成部分,在提升中國製造業整體水平上具有不可忽視的作用,也是我國由“製造大國”向“製造強國”轉變的必由之路。作為齒輪加工裝備中的基礎部件,大型床身在保證工具機自身精度和零件加工質量方面的作用不容忽視。隨著生產自動化和精密加工技術的迅猛發展,床身的精度以及精度的穩定性有了更高的要求。然而在長時間生產加工過程中,工具機電機、機械運動部件、工件切削等會產生大量的熱,這些熱一部分會散發到空氣中,另一部分會傳遞給工具機本身,造成工具機各部分的溫升不均勻,出現溫度場並產生相應的熱變形,最終對工具機的形態精度和加工精度造成顯著影響。其中,床身熱變形是影響工具機加工精度的重要因素,最高可達工具機總加工誤差的70%。
研究方向及思路
雖然眾多專家和學者從理論建模、數學模擬等方面對工具機床身熱變形進行了廣泛而又深入的研究,但由於尺寸龐大、結構複雜,再加上溫度場分布不均勻等,使得大型床身的溫升及各部位熱變形情況十分複雜,單純從理論計算的角度難以精確評價其熱變形程度。因此,為了最佳化床身結構、減少其熱變形量、降低成本、提升工具機的加工精度,以某大型工具機床身為研究對象,採用Pro /Engineer 軟體建立其三維幾何模型,運用該軟體的Pro /Mechanica 模組對該模型進行了熱變形有限元分析,可以得到熱平衡狀態下的床身溫度分布及熱變形情況。依據分析結果,對其結構進行了最佳化設計及熱變形分析,並通過熱變形實驗把實際檢測結果與有限元分析結果進行對比,驗證床身結構最佳化的可行性與準確性。