數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設計分析

張廷慧

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

在進行數(shù)控落地鏜銑床主軸箱裝配設計的過程中，需要明確主軸箱是數(shù)鏜銑床的主要部件，被廣泛的應用到鏜銑床主軸和傳動零件安裝的過程中，因此在進行數(shù)控鏜銑床加工開展的過程中，需要充分的了解安裝順序以及流程，保證滑枕和鏜桿完全伸出主軸箱，以此全面提高切削力的承受能力。結合當前我國的設計現(xiàn)狀看，需要通過三維設計軟件的應用，為數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設計奠定良好的基礎，結合有限元軟件詳細的分析在最大承載工況下，主軸箱所具有的應力強度。

1 主軸箱裝配體三維立體模型的建立

（1）自然化設計程序。在進行模型設計的過程中，需要嚴格的遵行運行模式的自然化設計程序，優(yōu)化主軸箱設計的功能概念，通過裝配模型對裝配設計過程進行優(yōu)化和管理，借助眾多類型的功能模塊延長主軸箱的使用壽命，結合生命周期的實際參數(shù)，設計出理想化的運行模式。主軸箱裝配體三維實體模型建立主要是采用數(shù)據(jù)抽象、模塊化、數(shù)據(jù)隱藏等設計概念，對主軸箱現(xiàn)有的功能結構進行完整的分類，數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設計主要分為電機的輸出類、主軸類、變速機構類和箱體類，結合設計對象所具有的繼承性和多態(tài)性等發(fā)展變化規(guī)律，將該程序的不同組成部分進行有效連接，構建多樣化的裝配體結構。我們在進行高級部件搜索的過程中，可以在裝配的列表中進行自動生成，采購相應的零部件，采取合適的安裝方法，優(yōu)化現(xiàn)有的裝配結構，從而滿足部件的空間裝配設計需求，并且需要充分的了解零部件所具有的物理屬性，在進行三維立體模型應用的過程中，可適當?shù)墓芾砀鱾€子裝配體的應用。結合實際發(fā)展需求，建立從裝配體優(yōu)化到股價模型建立的設計順序，通過執(zhí)行運動分析模仿某種運動形態(tài)，改變當下的裝配模型，通過幾何拷貝將幾何體和坐標平面，完全的復制到另一個裝配骨架中，并且能夠保持初始化的特征、顏色及屬性。

（2）有限元模型的應用。我們得知主軸箱的整體結構較為復雜，因此我們在進行數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設計的過程中，需要充分地運用實體單位進行詳細的設計分析，其中應用最為廣泛的就是網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分的精準度將直接影響到主軸箱的精度和設計的速度，網(wǎng)格設計的密度大小將會直接影響到預期裝配設計結果。在進行有限元模型建立的過程中，還需要充分的了解到邊界的條件，仔細的分析各個零部件應用所具有的約束條件，做好剛性位移等因素的有效應用，結合主軸箱的實際工作狀態(tài)，進行詳細的設計流程分析，在完成模型設計之后需要通過加載情況的分析了解有限元模型建立的前提條件，了解零部件在工作過程中所能接受的最大荷載數(shù)值，從而精準的計算出零件所具有的靜態(tài)剛性和強度。我們可以得知數(shù)控鏜銑機床的主軸箱中蘊含著較為復雜的機構，想將這些機構零價進行合理的裝配，具有一定的困難性，需要應用到有限元模型進行詳細的分析，做好計算時間的掌握，明確主軸箱的承受力以及作用力，在進行零部件加工的過程中，通過切削力和主軸箱重力的計算，而得出荷載后的應用狀況。

2 主軸箱裝配體裝配性能分析

（1）裝配設計理念。數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體的裝配設計模型建立過程中，需要充分的結合自上而下的設計理念，使其能夠具備自動記錄主軸箱設計結構的應用功能，能夠通過計算機操控理順個裝配位置之間所具有的聯(lián)系，并且通過相應管理方案的制定，優(yōu)化結構之間的設計位置，促進裝配模型功能建立的全面性發(fā)展。例如：我們在進行主軸箱裝配體某個零件尺寸設計的過程中，需要自動的對其相對的裝配零件尺寸進行修正，從而能夠有效保證裝配模型相關數(shù)據(jù)信息的一一對應，保證各個裝配之間相互連接的有效性，促進裝配技術設計流程的有序進行。

（2）裝配設計方案。同時我們在進行主軸箱裝配體裝配設計的過程中，還需要制定出合理的設計方案，對可能產(chǎn)生的設計結果進行推算，要始終保證主軸箱裝配設計滿足主軸箱設計需求，提高其在日常生產(chǎn)和鏜銑床運行過程中的安全性和穩(wěn)定性，優(yōu)化主軸箱裝配設計的工作效率，在進行設計過程開展的過程中，還需要對已經(jīng)推算出的三維立體模型變化規(guī)律進行詳細的分析和了解，制定出初步的裝配計劃。并且以此為基礎進行詳細的推理和驗證。

（3）主軸箱裝配性能。想要優(yōu)化裝配箱的主軸箱裝配體性能，就需要做好裝配程序的規(guī)劃，設計出裝配路徑，控制好不同設計過程中零部件的裝配節(jié)點，相關工作人員需要按照一定的拆除順序，保證設備的穩(wěn)定運行，通過靜態(tài)化和動態(tài)化的干涉檢察，做好裝配路徑的合理規(guī)劃，靜態(tài)和動態(tài)干涉檢查的應用具有實用性、方便性和穩(wěn)定性的發(fā)展特點，能夠切實的滿足數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設計的根本要求，但是工作人員在操縱過程中具有一定的困難性，相關設計人員需要充分的了解裝配設計理念及崗位需求，想要做好裝配效率的有效規(guī)劃，就需要對當前的裝配模型進行詳細的分析。通過遍歷裝配樹和分析推理了解初步裝配程序的主要規(guī)律，然后再通過序列進行幾何推理和干涉檢查的應用，從而得出拆卸的主要方向，做好裝配路徑的合理規(guī)劃。

3 數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設計分析結果

（1）靜力分析。這一分析模式需要通過有限元軟件設計模型的建立，保障主軸箱體在受載之后的應力計算結果準確性，根據(jù)主軸箱應力值推斷出主軸箱與滑枕接觸面運行情況，判斷主軸箱的實際強度，如果沒有滿足相應的強度要求，說明所選擇的材料所具有的破壞能力還有待開發(fā)，當前我國在進行數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設計的過程中，設計流程過于保守，相關工作人員還需要結合以往的設計經(jīng)驗對結構進行優(yōu)化，更好地減輕主軸箱的承載重量。通過對主軸箱裝配設計后的變形等值線圖分析，了解滑枕與主軸箱接觸的端面結構變形情況，希望能夠更好的滿足在當下主軸箱的承載條件，提高鏜銑床主軸箱所具有的加工精度。

（2）模型狀態(tài)分析。通過有限元軟件的有效應用，能夠對主軸箱的模型狀態(tài)進行詳細的分析，計算出整體結構所具有的振動特性，通過震動頻率和震動類型的分析，了解模型的多階模態(tài)，一般情況下，我們會通過數(shù)學向量進行遞歸計算，這種計算方式被廣泛應用到模型形狀的實體和單元情況分析的過程中。通過對有限元模型施加約束力，考慮主軸箱重力的影響情況，通過不同階段頻率和振型結果的分析，了解該裝配條件是否滿足低速加工的設計需求，如果得出結論與主軸箱的動態(tài)特性不符，就需要適當?shù)膬?yōu)化主軸箱的內部結構，全面提高主軸箱整體的剛性和硬度。

（3）動態(tài)優(yōu)化設計分析。在進行主軸零部件兒的動態(tài)優(yōu)化設計過程中，主要指的是設計并修改現(xiàn)有的設計結構，結合預先給出的動態(tài)特性，滿足動態(tài)特性的基本要求，傳統(tǒng)的優(yōu)化設計方案只能簡單的解決設計結構和自由度的系統(tǒng)問題，對一些復雜的系統(tǒng)運行情況得不到改善。因此我們需要結合靈敏度分析以及動力修改的方式，對當前主軸箱設計所蘊含的敏感性參數(shù)進行修改和試探，使其符合裝配設計需求。主軸箱零部件動態(tài)化設計需要以有限元動態(tài)學模型的建立為基礎，結合動態(tài)特性進行詳細的設計分析，主軸部件有限元模型的建立，能夠簡化設計步驟，將主軸箱對主軸所具有的彈性，轉化為軸承的剛度進行充分的考量。通過對主軸部件的固有頻率計算，了解動態(tài)模型的動力響應情況，從而仔細的研究系統(tǒng)各界的分布模態(tài)。

4 總結

在進行數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體裝配設計的開展過程中，需要明確裝配路徑，了解基本的拆除順序，通過干涉檢查確定裝配的關鍵性節(jié)點，并對裝配過程進行詳細的規(guī)劃，通過靜態(tài)和動態(tài)兩種干涉檢查方式，保證裝配路徑的穩(wěn)定性和簡潔性，并且通過一定的物流設計對裝配內容進行優(yōu)化。數(shù)控鏜銑床主軸箱裝配體的設計流程眾多，三維立體模型的建立和性能的調試具有一定的復雜性，因此，相關人員需要通過不斷的創(chuàng)新數(shù)據(jù)手段，完善設計體系，制定出合理的設計方案，全面提高主軸箱的使用壽命，讓鏜銑床的主軸箱裝配體能夠更好地適應主軸箱的多元化發(fā)展需求。