・工艺与装备・

组合机床与自动化加工技术

实现Ｌａｎｃｚｏｓ递归计算，用于提取大模型的多阶模态，

该方法适用于模型中包含形状较差的实体和壳单元情

况。对主轴箱的有限元模型施加约束并且只考虑重力

的影响，利用Ｂｌｏｃｋ Ｌａｎｃｚｏｓ法提取１０阶模态，图５、６

显示了１、２阶系统频率，１—１０阶固有频率和振型结果

如表ｌ所示。

图５

１阶固有频率图

图６

２阶固有频率图

表１

大型数控落地铣镗床主轴箱前１０阶模态

阶数

同有频率ｆ／Ｈｚ

振犁

１

１０２．２９

右端向前摆

２

２１４．０３

右端向上摆

３

２６４．３８

整体绕ｚ轴扭转

４

２９３．３７

前侧面弯振

５

３３０．１２

右端向上摆

６

４２８．１２

整体绕ｘ轴扭转

７

４７７．９２

各侧面弯振

８

５２８．６６

左、右、下侧面弯振

９

５４２．２ｌ

前面弯振

ｌＯ

５４８．４ｌ

下面弯振

从表１可以看出，主轴箱的第１阶频率为

・８４．

１０２．２９Ｈｚ，可以满足低速加工的需求，第ｌ阶和第２阶

之间的固有频率差别较大，第５阶和第６阶之间的固

有频率差别较大，且多为局部振型，主轴箱的动态特性

一般，可以通过适当优化内部结构，提高系统的动刚

度。

４

结束语

通过ｉ维设计软件建立了大型镗铣床主轴箱的三

维实体模型，应用有限元软件进行了主轴箱的静态设

计。计算结果表明主轴箱的刚、强度较好，有进一步抵

抗变形的能力，设计趋于保守。模态分析表明，主轴箱

的第１阶固有频率较低，相邻阶次的同有频率差别较

大，可以通过改变内部结构进一步改进。

［参考文献］

［１］戴曙．金属切削机床设计［Ｍ］．北京：机械１＝业出版社，

１９８５．

［２］陈庆堂，汤文成．基于ＡＮＳＹＳ的ＸＫ７１３数控铣床主轴箱结

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［４］蒋洪平．ＸＨ７１５立式加工中心床身模态分析与结构改进

［Ｊ］．设计与研究，２００８（９）：８６—９１．

［５］刘相新，盂宪颐．ＡＮＳＹＳ基础与应用教程［Ｍ］．北京：科技

出版社。２００６．

［６］博弈创作室．ＡＮＳＹＳ ９．０经典产品基础教程与实例详解

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［７］尚晓江，邱峰，赵海峰，等．ＡＮＳＹＳ结构有限元高级分析方

法与范例应用（第二版）［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，

２００８．

（编辑赵蓉）

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