摘 要：本文针对目前我国能源行业大型关键零件对数控立式车床的迫切需求，开展设计开发研究。通过优化立柱体焊接件内部筋板的布局，来提高立柱刚度。
　　关键词：立式数控车床；立柱；有限元
　　引言
　　本文研究的机床要求最大加工高度为13000mm，立柱高度18m，立柱部件由立柱体、平衡锤、滑轮架、丝杆等构成。主要承受横梁、滑座和刀架的偏载，还承受侧滑座和侧刀架的偏载，同时立柱在床身上左右移动，以满足在某一工件直径大小的的情况下，刀架离立柱最近的工况条件。立柱的刚性及偏载引起的变形对机床的精度影响会很明显，在立柱截面总体尺寸已定的情况下，
　　各部件重量：
　　刀架部件：36000（Kg）
　　滑座部件：17700（Kg）
　　横梁部件：115000（Kg）
　　升降箱部件：6900（Kg）
　　侧刀架部件：31000（Kg）
　　侧滑座部件：25500（Kg）
　　立柱横梁油箱部件：3000（Kg）
　　1.立柱质心计算
　　当立柱移动时，设计上要求刀架停留在升降丝杠前方，横梁、刀架、溜板等的重心落在升降丝杠直径投影区域内。理想情况，取丝杠直径投影圆心为横梁、刀架、溜板部件的质心。
　　立柱、下滑座、侧刀架、侧滑座基本为方体，其质心分别在各自的几何中心，则其综合质心可以由几何作图作出如图1.1。
　　2.立柱结构设计
　　为解决受力偏载问题，本文考虑在对原有基础上优化立柱内腔截面的筋板布局，通过尝试分析计算，改变筋板的厚度、个数对刚度影响不大，在本立柱体内腔的四个角分别布置四个三角形封闭腔效果较为明显，为了比较不同筋板布局的区别，没有画出导轨板。
　　机床立柱部件由导轨板、墙面、内撑板以及上下盖板。在CAD模型的基础上建立的有限元模型时，将尺寸比较小的墙板上的孔，以及在前板上尺寸较小的两对导轨板忽略掉。其余的导轨板设定为beam单元，墙板、内撑板设定为shell单元，建立有限元模型如图2.2。
　　在進行后续的静态分析以及动态分析之前，对于处理过的有限元模型进行设定，并定义各部件之间的连接关系：在单个墙板上的导轨板投影到墙板，连接两个墙板之间的导轨板与对应的墙板，定义内撑板和墙板的连接后进行有限元网格划分，得到带有网格的有限元模型如图2.3。
　　边界条件：由于立柱是连接横梁以及工作台的重要连接部分，因此，在定义立柱的边界条件时，考虑的是横梁最危险的工况，将横梁的重量加载到立柱上盖板的一个定义的区域内，将横梁的最危险工况是的接触反力加载到各个导轨板上；将侧刀架的载荷以及工作载荷加载到立柱横梁上以及立柱本身的重量，加载到立柱的质心上，如图2.4所示：
　　求解结果：
　　在定义边界条件之后，将求解方式以及求解器加载到有限元模型上。由于在动力学和静力学的求解方式有所不同，并且其模型需要定义的边界条件也有所差异，在有限元仿真中求解等效应力。
　　观察x和y方向上的应力情况：
　　参考文献
　　[1] 陈典磊.T6216A镗床立柱滑座改静压卸荷导轨[J].机械制造，1998，07