数控镗铣床主轴箱装配体装配设计分析

张廷慧

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

在进行数控落地镗铣床主轴箱装配设计的过程中，需要明确主轴箱是数镗铣床的主要部件，被广泛的应用到镗铣床主轴和传动零件安装的过程中，因此在进行数控镗铣床加工开展的过程中，需要充分的了解安装顺序以及流程，保证滑枕和镗杆完全伸出主轴箱，以此全面提高切削力的承受能力。结合当前我国的设计现状看，需要通过三维设计软件的应用，为数控镗铣床主轴箱装配体装配设计奠定良好的基础，结合有限元软件详细的分析在最大承载工况下，主轴箱所具有的应力强度。

1 主轴箱装配体三维立体模型的建立

（1）自然化设计程序。在进行模型设计的过程中，需要严格的遵行运行模式的自然化设计程序，优化主轴箱设计的功能概念，通过装配模型对装配设计过程进行优化和管理，借助众多类型的功能模块延长主轴箱的使用寿命，结合生命周期的实际参数，设计出理想化的运行模式。主轴箱装配体三维实体模型建立主要是采用数据抽象、模块化、数据隐藏等设计概念，对主轴箱现有的功能结构进行完整的分类，数控镗铣床主轴箱装配体装配设计主要分为电机的输出类、主轴类、变速机构类和箱体类，结合设计对象所具有的继承性和多态性等发展变化规律，将该程序的不同组成部分进行有效连接，构建多样化的装配体结构。我们在进行高级部件搜索的过程中，可以在装配的列表中进行自动生成，采购相应的零部件，采取合适的安装方法，优化现有的装配结构，从而满足部件的空间装配设计需求，并且需要充分的了解零部件所具有的物理属性，在进行三维立体模型应用的过程中，可适当的管理各个子装配体的应用。结合实际发展需求，建立从装配体优化到股价模型建立的设计顺序，通过执行运动分析模仿某种运动形态，改变当下的装配模型，通过几何拷贝将几何体和坐标平面，完全的复制到另一个装配骨架中，并且能够保持初始化的特征、颜色及属性。

（2）有限元模型的应用。我们得知主轴箱的整体结构较为复杂，因此我们在进行数控镗铣床主轴箱装配体装配设计的过程中，需要充分地运用实体单位进行详细的设计分析，其中应用最为广泛的就是网格划分，网格划分的精准度将直接影响到主轴箱的精度和设计的速度，网格设计的密度大小将会直接影响到预期装配设计结果。在进行有限元模型建立的过程中，还需要充分的了解到边界的条件，仔细的分析各个零部件应用所具有的约束条件，做好刚性位移等因素的有效应用，结合主轴箱的实际工作状态，进行详细的设计流程分析，在完成模型设计之后需要通过加载情况的分析了解有限元模型建立的前提条件，了解零部件在工作过程中所能接受的最大荷载数值，从而精准的计算出零件所具有的静态刚性和强度。我们可以得知数控镗铣机床的主轴箱中蕴含着较为复杂的机构，想将这些机构零价进行合理的装配，具有一定的困难性，需要应用到有限元模型进行详细的分析，做好计算时间的掌握，明确主轴箱的承受力以及作用力，在进行零部件加工的过程中，通过切削力和主轴箱重力的计算，而得出荷载后的应用状况。

2 主轴箱装配体装配性能分析

（1）装配设计理念。数控镗铣床主轴箱装配体的装配设计模型建立过程中，需要充分的结合自上而下的设计理念，使其能够具备自动记录主轴箱设计结构的应用功能，能够通过计算机操控理顺个装配位置之间所具有的联系，并且通过相应管理方案的制定，优化结构之间的设计位置，促进装配模型功能建立的全面性发展。例如：我们在进行主轴箱装配体某个零件尺寸设计的过程中，需要自动的对其相对的装配零件尺寸进行修正，从而能够有效保证装配模型相关数据信息的一一对应，保证各个装配之间相互连接的有效性，促进装配技术设计流程的有序进行。

（2）装配设计方案。同时我们在进行主轴箱装配体装配设计的过程中，还需要制定出合理的设计方案，对可能产生的设计结果进行推算，要始终保证主轴箱装配设计满足主轴箱设计需求，提高其在日常生产和镗铣床运行过程中的安全性和稳定性，优化主轴箱装配设计的工作效率，在进行设计过程开展的过程中，还需要对已经推算出的三维立体模型变化规律进行详细的分析和了解，制定出初步的装配计划。并且以此为基础进行详细的推理和验证。

（3）主轴箱装配性能。想要优化装配箱的主轴箱装配体性能，就需要做好装配程序的规划，设计出装配路径，控制好不同设计过程中零部件的装配节点，相关工作人员需要按照一定的拆除顺序，保证设备的稳定运行，通过静态化和动态化的干涉检察，做好装配路径的合理规划，静态和动态干涉检查的应用具有实用性、方便性和稳定性的发展特点，能够切实的满足数控镗铣床主轴箱装配体装配设计的根本要求，但是工作人员在操纵过程中具有一定的困难性，相关设计人员需要充分的了解装配设计理念及岗位需求，想要做好装配效率的有效规划，就需要对当前的装配模型进行详细的分析。通过遍历装配树和分析推理了解初步装配程序的主要规律，然后再通过序列进行几何推理和干涉检查的应用，从而得出拆卸的主要方向，做好装配路径的合理规划。

3 数控镗铣床主轴箱装配体装配设计分析结果

（1）静力分析。这一分析模式需要通过有限元软件设计模型的建立，保障主轴箱体在受载之后的应力计算结果准确性，根据主轴箱应力值推断出主轴箱与滑枕接触面运行情况，判断主轴箱的实际强度，如果没有满足相应的强度要求，说明所选择的材料所具有的破坏能力还有待开发，当前我国在进行数控镗铣床主轴箱装配体装配设计的过程中，设计流程过于保守，相关工作人员还需要结合以往的设计经验对结构进行优化，更好地减轻主轴箱的承载重量。通过对主轴箱装配设计后的变形等值线图分析，了解滑枕与主轴箱接触的端面结构变形情况，希望能够更好的满足在当下主轴箱的承载条件，提高镗铣床主轴箱所具有的加工精度。

（2）模型状态分析。通过有限元软件的有效应用，能够对主轴箱的模型状态进行详细的分析，计算出整体结构所具有的振动特性，通过震动频率和震动类型的分析，了解模型的多阶模态，一般情况下，我们会通过数学向量进行递归计算，这种计算方式被广泛应用到模型形状的实体和单元情况分析的过程中。通过对有限元模型施加约束力，考虑主轴箱重力的影响情况，通过不同阶段频率和振型结果的分析，了解该装配条件是否满足低速加工的设计需求，如果得出结论与主轴箱的动态特性不符，就需要适当的优化主轴箱的内部结构，全面提高主轴箱整体的刚性和硬度。

（3）动态优化设计分析。在进行主轴零部件儿的动态优化设计过程中，主要指的是设计并修改现有的设计结构，结合预先给出的动态特性，满足动态特性的基本要求，传统的优化设计方案只能简单的解决设计结构和自由度的系统问题，对一些复杂的系统运行情况得不到改善。因此我们需要结合灵敏度分析以及动力修改的方式，对当前主轴箱设计所蕴含的敏感性参数进行修改和试探，使其符合装配设计需求。主轴箱零部件动态化设计需要以有限元动态学模型的建立为基础，结合动态特性进行详细的设计分析，主轴部件有限元模型的建立，能够简化设计步骤，将主轴箱对主轴所具有的弹性，转化为轴承的刚度进行充分的考量。通过对主轴部件的固有频率计算，了解动态模型的动力响应情况，从而仔细的研究系统各界的分布模态。

4 总结

在进行数控镗铣床主轴箱装配体装配设计的开展过程中，需要明确装配路径，了解基本的拆除顺序，通过干涉检查确定装配的关键性节点，并对装配过程进行详细的规划，通过静态和动态两种干涉检查方式，保证装配路径的稳定性和简洁性，并且通过一定的物流设计对装配内容进行优化。数控镗铣床主轴箱装配体的设计流程众多，三维立体模型的建立和性能的调试具有一定的复杂性，因此，相关人员需要通过不断的创新数据手段，完善设计体系，制定出合理的设计方案，全面提高主轴箱的使用寿命，让镗铣床的主轴箱装配体能够更好地适应主轴箱的多元化发展需求。