引言：机床是由众多零部件组成的复杂机构，在设计时，单独对某几个件进行分析，无法反应整机的性能，要想准确的了解整机的各部分强度等性能，必须借助于有限元分析技术才能实现。这种基于分析基础上的设计能极大的缩短产品方研制时间，减少研发费用。同时，在设计初期就引入这种分析技术，更有助于设计者发现设计上的缺陷和不足，及时改进和修正，并还可提出多种设计方案进行分析比较，zui终获得合理的设计结果。
1、机床整机有限元模型的建立
整个机床结构由床身、立柱、主轴箱、滑板、工作台和电主轴六大部分组成，除了立柱和床身之间、主轴箱和主轴之间采用螺栓直接连接外，其他几部分之间是采用导轨滑块等进行连接。本文利用三维建模软件proe对机床整机进行三维建模，根据各部分的具体连接情况进行合理的结合面刚度和约束处理，外购件的刚度全部来自供应商提供的数据，其中刚度特性由假想材料模拟。网格划分根据结构的特点采用手动和自动划分相结合的原则来进行，由279648个单元，984399个节点组成。有限元分析模型如图1所示。
2、整机的静态特性分析
整机的静态分析时考虑的只受自身重力的变形情况和分别在刀具、工件的对应面上施加x，y，z三个方向的力观察机床各个部件的变形情况。机床的自重按照外购件厂家提供的重量和自制件自身的重量累加起来共计15t,三项切削力x=8000n,y=8000n,z=10000n。分析时选择机床zui危险的切削工况来进行，然后分别将各个力分别施加到的位置上进行静态分析。2.1重力作用下变形
受重力作用下，机床的变形情况如图2所示：
刀具端的zui大位移为0.110mm，工件端的zui大位移为：0.026mm。
fx=8000n作用下机床的变形情况如图3所示，刀具端的zui大变形为0.112mm，工件端的zui大变形为0.036mm，得到工艺系统的刚性为。
2.3fy作用下变形
fy=5000n作用下机床的变形情况如图4所示，刀具端的zui大变形为0.122mm，工件端的zui大变形为0.010mm，得到工艺系统的刚性为。
fz=5000n作用下机床的变形情况如图5所示，刀具端的zui大变形为0.049mm，工件端的zui大变形为0.069mm，得到工艺系统的刚性为。
从上面各个受力情况的分析结果可以看出，在fy切削力的作用下，刀具端的变形zui大，在fx的作用下机床的系统工艺刚度zui小。在fz作用下系统的变形zui小，系统工艺刚度zui高。
3、各个部件变形对整机的影响分析
3.1只受重力的情况。
在只承受重力作用下，机床各个部件对变形的影响情况如图6，图7所示。
通过上面的分析发现，在只有机床自身重力作用的情况下，立柱引起机床的变形zui大，占总变形比重的30%以上，其次是床身和y轴丝杠占总变形比重的15%以上；而在三向切削力的分别作用下，由x向切削力引起的床身变形zui大，占总变形比重的20%以上，其次是x轴滑板和x轴导轨占总变形比重的13%左右；由y向切削力引起的滑枕和y轴导轨的变形较大，占总变形比重接近20%；由z向切削力引起的在床身、z轴导轨和丝杠的变形较大，达到20%以上。总结上面分析结果发现，机床的床身、立柱、滑板、y轴导轨、z导轨、丝杠略显刚性不足，极需要提高刚性。
4．结论
本文利用有限元分析软件对某精密卧式加工中心机床进行有限元分析，通过对模型的合理简化和合理的载荷施加，zui终获得了相应的分析结果，由分析结果查找机床设计的薄弱环节，并进行细化分析，进一步查找机床各个主要部件在各个不同工况下，对机床各项强度影响分析，从而为后续改进设计提供必要的借鉴。
参考文献
[1]王学林，徐岷，胡于进，机床模态特性的有限元分析[j],机床与液压，2005（2），48-50
[2]ansysinc.ansys技术报告.北京：美国ansys公司北京办事处，1998
[3]孙靖明.机床结构计算的有限元法[m].北京：机械工业出版社，1983：1-4
[4]赵宏林，张文河，盛伯浩.机床整机综合特性的预测[j].制造技术与机床，1998（3）:12-14
（作者：沈阳机床集团 赵尚福 韩佳伟）