456738291图1动力刀塔布置图1.动力头2.伺服电动机3.燕尾槽动导轨4.立柱5.步进电机6.钻头7.铣刀18.铣刀29.横溜板文章编号：1001-3997（2012）09-0060-03*多功能车床动力刀塔立柱的有限元分析及改进设计王民锋1，2赵云2（1嘉兴学院机电工程学院，嘉兴314001）（2江西理工大学机电学院，赣州341000）ImprovedDesignandFiniteElementAnalysisforPowerCutter-TowerPillarofMulti-FunctionLatheWANGMin-feng1，2，ZHAOYun2（1FacultyofMechanical&ElectricalEngineering，JiaxingUniversity，Jiaxing314001，China）（2CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，JiangxiUniversityofScience&Technology，Ganzhou341000，China）【摘要】多功能车床动力刀塔立柱是决定加工精度的主要部件，为了保证横溜板上留有足够空间安装其它车削刀具，要求立柱在足够的刚度条件下尽可能占据较少的空间。首先介绍了复合车、铣和钻工序的动力刀塔原结构设计；在对刀塔立柱的受力分析和实体造型的基础上进行了有限元分析，完成了刀塔立柱的静刚度分析，提出了一种新结构的刀塔立柱。改进的立柱结构体积进一步减少，有限元仿真结果表明其静刚度得到进一步加强。关键词：动力刀塔；有限元分析；立柱刚度；形变【Abstract】Thepoweredcutter-towerpillaristhemaincomponenttodecidethemachiningaccuracyoflathewithmultifunction，whichisdesignedonthebasisofhorizontalcarriagewithsufficientspacetoin－stallotherturningtools，requiringthatthepoweredcutter-towerpillaroccupiesaslessspaceaspossibleundertheconditionofthesufficientstiffness.Firstlyintroducesanoriginaldesignstructureofpoweredcut－ter-towerwhichintegratesturning，millinganddrilling.Thepowercutter-towerpillarisanalyzedontheba－sisofthestressanddeformationanalysisandsolidmodeling.AnewstructureofpillarwithlessoccupiedspaceisproposedandFEAsimulationresultsshowthattheimprovedpillarhas中图分类号：TH161引言文献标识码：A2多功能车床刀塔结构介绍车铣复合加工技术是实现工件完整加工的有效方法[1]。因此，以实现车铣复合加工为目的的多功能车床开发具有重要的意义。为在数控车床上复合钻、铣加工，动力刀塔是复合车床中的重要组件，且动力刀塔的静动态性能将直接影响零件的加工精度、表面质量和机床的生产率。由于刀塔的立柱是决定加工精度主要部件，在保证其刚度的同时，还要尽可能地优化结构、减小尺寸，另外由于要满足模块化产品的需要，还要充分考虑参数变化后的静态特性变化，以保证系列产品能够满足要求。静力分析计算在固定不变载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，也可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响，以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷[2]。结构抵抗变形的能力（静刚度）与其材料弹性模量和截面形状尺寸有关，是结构本身的固有特性，与外界载荷无关。静刚度越高，说明其静态特性越好[3]。有限元分析为机械工程零部件的优化设计提供了重要工具[4-7]。、开发了一种新的多功能刀塔，基于力学分析建立了有限元分析模型，并基于有限元软件ANSYS的仿真分析，对多功能动力刀塔进行了改进设计。多功能刀塔作为选配模块配置在数控车床上，以实现车、铣和钻的工序复合。与某机床公司联合开发的多功能刀塔主要结构由立柱和动力头两部分组成。其中动力头部分可安装1到3把平行的刀具，如图1中组件1。动力头安装在燕尾槽动导轨（如图1组件3）上，燕尾槽动导轨与丝杠螺母连接，丝杠螺母与立柱中的滚珠丝杠装配，燕尾槽动导轨在立柱表面上下滑动，从而实现动力头的Y向运动，刀塔立柱（如图1组件＊来稿日期：2011-11-22＊基金项目：嘉兴市科技计划重点项目（2010AZ1018）MFXFLFVFFVCFCFL（a）（b）（c）图2三种工况刀塔受力情况ELEMENTSYZX图3立柱有限元网格模型NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1USUM（AVG）RSYS=0DMX=.456E-04MXSMX=.456E-04YZX0.101E-04.203E-04.304E-04.406E-04.507E-05.152E-04.253E-04.355E-04.456E-04图4Z向铣削立柱的总变形图第9期61王民锋等：多功...