试验与研究深孔内圆磨床内圆磨具刚度分析及补偿方法上海机床厂有限公司（200093）夏萍周晓琴上海理工大学（200093）周晓玲汪中厚出，它的结构特点是，支持托臂长，托臂内有6对轴承支撑着主轴。这是一个相对较复杂的机构，传统的材料力学的刚度计算方法比较难处理这种问题。

　　几何模型完成以后，必须给每个零件定义材料特性。该机构除砂轮以外全部采用45号钢。因此，做仿真解析时，使用钢材的密度、弹性模量、泊松比等物理特性材料。砂轮的密度可用其重量反算得出，在这里，可认为砂轮变形较小，故对其的弹性模量可设定较大值。

　　载荷情况在受载方面，该机构受到以下的力：砂轮的切削力、皮带轮的拉力以及重力。对于切入磨削过程，砂轮端的径向力为20kg切向力为6kg皮带轮端的径向力为5kg切向力为16kg重力是仿真软件系统根据几何形状以及密度自动算出重心以及其作用位置。

　　约束情况由于该机构的大端面采用了螺栓固定，所以对于大端面进行全约束设定，也就是说大端面不产生任何变形。

　　在几何模型上，定义了物理特性、载荷条件以及约束条件后，就可以利用ProE中的PioMECHANI CA模块进行刚度仿真分析了。在该机构的刚度仿真分析中，做了以下几个特别处理：1轴承的径向刚度依靠改变其滚珠的径向弹性模量使其刚度与预紧时的刚度保持一致。2滚珠材料的周向弹性模量设定为很小，以模拟滚动轴承只受较小的周向阻力。ProMECHANICA的仿真分析的流程可参见2 2解析结果ProMECHANICA仿真模块的*大特点是，解析精度高，单元要素自动化分。尽管该仿真模块采用的是四面体要素，而且比较粗大，但由于它采用了P型有限元素法，在解析过程中，仿真系统内部会自动拉升位移函数的阶数来提高其解析精度，故可以保持很高的解析精度。同时，Pro CA之间，米用的是无缝连接，不存在数据丢失问题。

　　特别值得一提的是，他们之间数据是采用动态连接，ProE中几何尺寸改变后，直接反映到ProME-CHANICA中，其它如载荷、约束等设定都保留着，不需要重新设定。这样，设计人员就可以方便地进行机构的优化设计。解析结果是表示了内圆磨具的刚度的解析结果。从该结果中，可以直观地看出该机构的薄弱环节，从而在结构设计上不断加以改进与完善。在以上载荷与边界条件下的砂轮前端的*大变形量为：重力方向为64微米，切削力方向为34微米。

　　3设计改善及其结果根据仿真结果，找出了结构设计中的薄弱环节。

　　并在设计中，作了以下改善：1砂轮的轴颈部较细，变形很大，故在该处加粗，如所示。2由于重量是影响变形的重要因素，对外支持托臂进行了分段的结构设计，既减小了重量，又提高了刚度，如4结束语在大型机床的结构设计中使用了SolidWois实体建模技术，它与传统设计方法相比，缩短了设计周期、提高了设计质量、减少了绘图工作量，节约了成本。虚拟装配及运动仿真实现了产品的设计与样机仿真效果，大大缩短了设计及样试周期，不完善的参数在装配与模拟运行中得到修正与改进，极大地提高了优化设计水平，充分体现了设计与制造同步的功能优势，为企业新产品的开发研制提供了强有力的新手段，可以增强企业在市场中的竞争力。