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王馨仪
(兰州理工大学，兰州730050；甘肃机电职业技术学院，天水741001)
木工艺品制作摘要：车床的床身是整台机床的重要支承部件，其结构的动态特性和静态特性，对机床的加工精度、加工质量起着至关重要的作 用。本文利用SolidWorks建立床身的三维实体模型，然后在A N SYS软件中进行床身静刚度的有限元分析。 关键词：大型数控车床；静态分析；有限元;ANSYS
0引言
车床在切削过程中，作用在刀具或工件上的切削力不 仅使切削层金属产生变形，消耗了功，产生了切削热，还使 刀具磨损变钝，从而影响到工件加工表面的加工精度和生 产率。因此，在设计机床时，就对其提出了强度及刚度要 求。而床身作为数控车床一个关键的结构大件，它的强度 和刚度直接影响和制约着车床的稳定性、安全性和可靠 性，更是机床加工精度的重要决定因素。所以本文以大型 卧式数控车床C
KW61100为例，采用常用的有限元软件 ANSYS对床身结构进行静力分析，得到在各工作状态下 和不同载荷条件下床身的等效应力分布图、最大应力变形 图。据此，可以分析床身在各工况下应力集中部位和最大 变形部位，到静刚度的薄弱区域，为之后的优化分析提 供了可靠的依据。 1有限元静力分析简介
有限元静力分析是研究结构体在固定不变的载荷作 用下的平衡和运动，以及相应产生的应力和变形。通常，我们研究的往往是计算那些固定不变的惯性载荷对结构的 影响，包括产生约束反力、位移、应力以及应变等参数；而不考虑惯性、阻尼等随时间变化载荷的情况。
有限元分析中的静力学分析的基础是弹性力学的变 分法。
2软件介绍
风机吊装2.1 SolidWorks软件介绍
SolidWorks是基于Windows平台，具有强大功能的二 维实体设计软件。该软件不管是在价格上还是在功能使用 性上，已经逐步成为主流二维实体造型设计软件之一，其 具有操作方便、易于掌握的特点，极大地提高了工程师的 设计效率，是很实用的CAD设计软件。目前已经广泛应用 于机械、汽车、航空等领域。
SolidWorks主要采用参数化、特征造型技术进行建立 模型，可以方便快捷对大量复杂形状的实体进行建立和修 改，从而在很大程度上缩短零件设计周期，明确表达工程 师的设计意图。
2.2 ANSYS软件简介
ANSYS软件是集结构、声场、流体、耦合场、电磁场等 分析于一体的大型有限元分析软件。目前广泛应用在流体 力学、结构力学、声学及化学等领域的理论仿真研究，同时 也应用在汽车工业、航空航天、桥梁、电工电子、重型机械 等设计过程中的结构与力学分析。
ANSYS作为著名、通用、有效的商用有限元软件，具 有强大的前处理、后处理及计算机分析能力，能够进行多 场耦合，结构-热、电-磁、流体-结构等物理场的等耦合处 理求解。
3床身静力学有限元分析
按照以下步骤进行ANSYS线性静力学分析：第一步，构建有限元模型，主要包括导入模型文件、设置材料属性、定义单元类型和划分网格；第二步，施加载荷求解，主要包 括定义分析类型、施加载荷和边界条件并求解；第二步，后处理，主要是选用通用后处理器查看等效应力云图节点的 应力等。
3.1建立床身有限元模型
本文研究的是大型卧式数控车床CKW 61100的床 身，对其进行静态分析，首先要建立床身的有限元模型，由于专业的CAD软件较ANSYS软件建模效率高，节省建模 时间，尤其适用于大型复杂模型。因此，本文采用 SolidWoks中已建立的模型导入AN SYS中进行，采用4 节点的单元SOLID187进行有限元分析，对床身进行网格 划分后的模型如图1所示。
图1床身有限元模型图
3.2 定义材料属性
CKW61100大型卧式数控车床床身采用HT250，泊松 比为0.3，弹性模量：E11Pa。
3.3施加载荷
床身施加的约束在ANSYS中被处理为自由度载荷。
A N SYS的载荷按其特性分类：可分为自由度载荷、表面分 布载荷、体积载荷、惯性载荷、耦合场载荷、以及集中力和 力矩。按施加的实体类型划分类，
分为直接施加在几何实
Internal Combustion Engine & Parts• 41•
体上的载荷、施加在有限元模型上的载荷。
在静力学分析中，施加的载荷类型主要包括三类：即
外部施加的集中力和压力载荷、惯性力载荷及位移载荷。
根据床身实际工作状况进行分析，从床身接触面入
手，对各个接触面上移动自由度加以约束。在垫铁接触面
上，床身螺栓安放在垫铁之上，因此对两者的接触面施加
固定约束，限制床身在x、y、z三个方向的移动自由度、转
动自由度；其次在地基接触面上，对床身底面与地基接触
面上施加固定约束，限制床身在重力方向的移动自由度。
有限元分析必须在加载情况基础上进行，只有明确零件
工作时的最大承受载荷，才能精确计算零件的静态刚性
和强度。
根据分析CKW61100车床的床身，可知施加的静态
载荷主要包括：床身自重（包括床头箱、卡盘、床尾、床鞍
等）和工件自重，以及由车削力引起的压力载荷。
3.4计算求解
为验证CKW61100大型数控车床床身模型有足够的
强度及刚度，笔者对其床身进行静力学分析。取床身的总
型变量，x、y、z三个方向的形变量以及最大剪应力等参数
作为求解结果。
3.4.1床身无载荷状态
床身只承受床头箱重量：2T；卡盘重量：.3T；床尾重
量：.8T；床鞍重量：.8T，得到床身的等效应力云图和最大
应变云图。
图3无载荷状态的总应变分布云图
图2无载荷状态的应力分布云图
3.4.2床身加载状态
根据CKW61100的加工范围，本文选用加载6T零件
进行静态分析，同样得到床身的等效应力云图和最大应变
垂直风道机箱云图。（图4、图5)
3.4.3床身平衡状态
从以上三种情况分析可以得到床身因受不同载荷引 起的结构位移、应力和应变等。通过对模型的计算后处理，可以获得床身的整体应力变形情况、最大应力分布情况，由此得到整体床身最大变形量为9.32滋m，最大等效应力 值为9.3MPa。通过分析，床身最大变形处和最大等效应力 都位于床身导轨的中部，因此可以通过调整优化支撑架结 构布局，即可有效改善床身应力和最大变形。（图6、图7)
图5加载状态的总应变分布云图
从等效应力云图可得到，在机床床身变形量最大处，最大等效应力达到32.8MPa。而通过查表该床身材料的抗 拉强度，其拉伸试验最大等效应力为250MPa，远小于 Mises准则的材料拉伸试验应力[滓]，该床身还有很大的优 化空间。
4结论
水平潜流人工湿地本文三维实体模型是按照天水星火机床厂生产的
图4
加载状态的应力分布云图
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图6平衡状态的应力分布云图
CKW61100大型卧式数控车床床身设计图纸构设，从而 确保模型的准确性及有效性。床身的加载条件严格按照 该型机床设计的校核条件，从而确保在极限载荷条件下，对床身进行静力学分析，得出对床身可靠性验证的有效 结论。
参考文献：
[1]方明显.SolidWorks项目案例图解教程「Ml.北京：电子工业 出版社,2009.
图7平衡状态的总应变分布云图
「2]胡仁喜.SolidWorks2012机械设计从入门到精通「Ml.北京: 机械工业出版社,2012.
「3]商跃进.有限元原理与A N SY S应用指南[M].北京：清华大 学出版社,2005.
「4]王新敏.A N SY S工程结构数值分析「Ml.北京：人民交通出 版社,2007.
「5]Kinite Element Procedures.有限元法：第2版.上，理论/格式 与求解方法[M].北京：高等教育出版社,2016.
核电厂凝汽器钛管板密封焊施工管理
王雷
(苏州热工研究院有限公司，苏州215000)
摘要：本文通过对核电厂凝汽器钦管板密封焊施工过程简要概述，分析了在焊接施工中各个施工环节需要关注的重点，通过对 各个重点环节的掌控，可以降低焊接缺陷几率，提高焊接一次合格率，最终达到提高产品质量的目的。
关键词：焊接；钦管板；施工管理
手机盒0引言
秦山核电厂二期工程常规岛凝汽器钛管与钛复合钢 板采用胀管和焊接连接方式，管板尺寸为：4410x3200x40 (5m m厚的钛材TA2,35m m厚的碳钢20#)，孔径为 椎25.1±0.05，每台凝汽器前后各2块，每块有孔5922个。钛管数量共有35532根，焊□数量共有71064只；钛管材 质为TA1，规格为椎25x0.7。
1人员资格和设备
1.1焊接操作工
焊接操作工须是经过钛管板自动钨极氩弧焊技能培 训且考试合格，并取得相应的合格证书。
1.2穿管清洗人员
穿管清洗人员必须富有经验，且具有高度责任心，胀管、切管人员必须经过培训方可上岗。
1.3焊接设备
①焊接设备应具有参数稳定、调节灵活和安全可靠。
作者简介：王雷（1981-)，男，工程师，从事核电工程焊接施工管 理工作，目前从事核电厂质量保证工作。
②自动钨极氩弧焊机应具有多项功能，包括电流衰 减、非接触引弧、脉冲、延时停气、提前送气等。
③焊接设备及有计量要求的仪器、仪表、工机具应定 期校验，并确定是在合格有效期内使用。
2焊材与母材
①母材必须符合国家标准或图纸的规定，并具备完整 的质量合格证书，并经验收合格。
② 焊接材料的质量应符合国家标准并经验收合格。
③保护气体氩气纯度须逸99.99%。
3技术文件
评定合格的焊接工艺评定报告和指导现场施工的焊
接工艺卡。
4施工环境
① 焊接场地应有良好的防火、尘、雪、雨、风设施，必要 的情况下，还应该用防火帆布搭置密封室。同时要求场地
周围保持良好的通风和照明，做到干燥、清洁无尘。
② 施焊人员应穿洁净工作服和脱脂纯涂纶手套，方准 予进入现场。
顧
-IT-
J
r,
s
i s硅凝胶贴膜
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