机床龙门结构的优化方案
0 引言
普通的立式车床龙门结构中由于横梁、立柱的不对称性设计，容易造成加工精度降低，误差较大的情况。现在探索一种新型的龙门结构这个新结构相对热源采用对称的设计。这个新的对称性设计，有助于车床工作时产生的热量传播的平衡性，能够保证加工时加工精度。
新的结构主轴或刀架被放置在横梁截面中间，采用对称横梁结构，立柱也采用对称结构，横梁被置于立柱截面中间，立柱的左右两部分的热膨胀量大致相等。采用这种结构，可以减少加工时车床结构热变形。现在针对提出的这种新型龙门结构进行建模和分析[1]。
1 龙门结构的有限元模型建立
模态分析是机械和结构动力学中一种重要的分析方法[3]。计算模态分析从机械、结构的几何特性与材料特 性等原始参数出发，采用有限元法形成系统的离散数学模型—质量矩阵和刚度矩阵，然后通过求解特征值问题，确定系统的模态参数。由模态迭加法，可以分析机械、结构在已知外载荷作用下的动态响应或动态稳定性问题。
利用三维绘图软件nx8.0 建立三维模型，对模型进行适当简化（忽略倒角、倒圆、小孔等小特征）后，将所建模型直接导入 ansys workbench 中。定义立柱材料及其属性，四面体单元对网格的划分则比较灵活，对于结构不规则的几何模型，也能划分出较为规则的网格，同时也能够保证计算的精度。网格大小为 100mm，得到有限元模型如图 1 所示。
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