小型定置型立式研磨机机构研究
日 期 【】工具机中以结构刚性为基本关键，结构稳不稳定是关乎机台优劣的只要条件，在基本的规格占地，重量，配置等重重限制下，组立作业的方便性与吊挂或搬运的安全性考量，本研究将作用3D绘图软件的附加程式SolidWorks simulation进行稳态分析，研究如何将原结构在在加工上与组立上人员的操作不便性进行设变，在进行设变前先行以CAE取出原始设计的特征值与特征向量并针对部分结构或本台台身不影响原设计强度并改善部件加工便利性为本次研讨重点。
目录
引言 4
一、研究目的 5
二、研究方法 5
三、研究对象 5
四、模型建立 6
五、材料指定 7
六、模型组合 7
七、结果与讨论 8
（一）原结构分析 8
（二）设变分析 9
（三）比较 11
八、结论 11
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
在工具机产业中，定制型研磨机为金属切削加工程序中的后段工程，而定制型研磨机种类概略可以分为平面研磨机，刀具研磨机，无心研磨机，（外）圆筒研磨机，（内）圆孔研磨机及立式研磨机，其中，砂轮主轴配置于有立柱结构机台分别为平面研磨机，刀具研磨机与立式研磨机，其中以立式研磨机同时具有卧式圆筒研磨机与内孔研磨机的复合式加工功能，主要加工部件诉求以圆筒状薄型工作物与不规则外形之内外圆等物件在于卧式机不易夹持的条件下应用，其外形类似于立式车，铣床等工具机相对在配置结构上的稳定要求不同于卧式研磨机，砂轮刀具运动方向惯性与机座结构配置呈平行对应，在无法以机座作为加工抵抗作用力的环境下，本台机座与进给轴门架的结构配置便相对的注重协调性。
小型立式研磨机虽然体型小，但主要部件龙门横梁重量达2000Kg，在于平行与贴合面铲花加工时，需多次上下本台搬运合配，对于操作人员作业危险性相对增加，在结构影响度最小情况下，设计变更龙门横梁体积为第一要点。
一、研究目的
本 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
次研究以具备同时拥有卧式圆通研磨机与内孔研磨机复合功能的立式研磨机为研究目标。探讨不同形状的本台与进给轴门架结构配置对机台应变力影响程度，检讨原始设计改善对策。
在目前工具机主结构主要以灰口铸铁也主要材料，除取得容易外，主要是因为易于加工，但相对在于材料的变形节点应力上较为不稳定，所以结构上的配置对于机身的稳定性相对重要。以现行常见的四方体本台结构配置与门状型的衍架配置，是目前立式工具机的架构主流。本台与门架连接面与工具机本身作业的位置高度则有相对性的应变力影响，最简易的方式为融为一体，但一体式设计在铸件本体造成体积过庞大，搬运与制作加工铲花等精加工修正不易的影响，拆分结构设计则为必要性配置。
本研究目的在于本台与门架架构整体外形不改变的状态下。以结构设计接合面改变位置配置，再以CAE软体静态分析应力，位移，应变的数据作为比较，进而判断是否设计变更执行依据。
二、研究方法
本研究以3D绘图软体SolidWorks附加程式软体SolidWorks simulation作为本次研究CAE分析工具。籍由该软体工具的稳态分析功能进行本次研究目标结构应力，应变力，位移等模型计算比对。
三、研究对象
本次研究设定为大光长荣机械股份有限公司产品中的小型立式研磨机作为研究对象，该公司为专业生产定制型研磨机，其产品计有无心式圆筒研磨机，圆孔研磨机，内孔研磨机以及本次研究对象之立式研磨机等类产品。
本次研究对象为小型立式研磨机。机型代号为VIG2015，全名为立式内外圆复合式磨床，期代号定义为加工范围最大加工旋径为200mm，最大加工高度为150mm而来[1]。
机台设计与小型龙门式加工机雷同，采箱体式本台机构搭配门型横梁式立柱，如图31所示，因龙门型加工机的门型结构最主要的形变因素在横梁上受力的形变，结构体在承受扭矩与弯矩负荷下会有不同的扭转刚度与弯曲高度，分别有Mx,My,Mz以及三方向Fx,Fy,Fz受力，如图32所示[2]。
图31 小型龙门加工机结构 图32 龙门型加工中心机之负荷及弯矩图
四、模型建立
依大光长荣提供的机台条件建立3D模型，如图41，图42本台机构与图43，图44龙门横梁机构，因本研究在分析门型横梁在改变立柱配置后的应变力变化，所以仅建立本台，龙门横梁模型组合再进行分析。
图41 本台三视图 图42 本台3D模型图
图43 龙门横梁三视图 图44 龙门横梁3D模型图
五、材料指定
因为台湾工具机主结构部位仍惯用灰口铸铁为主要制作方式，所以材料方面我们在本台及龙门横梁沿用灰口铸铁来设定材料内容。
模型类型：线性弹力同向性。
单位：SIN/m^2(Pa)
表51 灰铸铁属性
属性
值
单位
弹性模数
6.61781e+010
N/m^2
Poisson比
0.27
剪力模数
5e+010
N/m^2
质量密度
7200
Kg/m^3
抗拉强度
151658000
N/m^2
抗压强度
572165000
N/m^2
热膨胀系数
1.2e005
/K
热传导率
45
W/( mK)
比热
510
J/(kgK)
六、模型组合
进行分析前先将本台与龙门横梁模型组合，排除忽略螺丝剪力问题，以贴个状态处理模型。如图61所示。
图61 本台与龙门横梁组合
依据鞍座负载重量约为100Kg，连接处为线性滑轨，所以将施力处设定在滑轨固定面，力的设定值为10000N，给予网格处理。如图62所示，再执行稳态分析。
图62 结合件网格处理
目录
引言 4
一、研究目的 5
二、研究方法 5
三、研究对象 5
四、模型建立 6
五、材料指定 7
六、模型组合 7
七、结果与讨论 8
（一）原结构分析 8
（二）设变分析 9
（三）比较 11
八、结论 11
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
在工具机产业中，定制型研磨机为金属切削加工程序中的后段工程，而定制型研磨机种类概略可以分为平面研磨机，刀具研磨机，无心研磨机，（外）圆筒研磨机，（内）圆孔研磨机及立式研磨机，其中，砂轮主轴配置于有立柱结构机台分别为平面研磨机，刀具研磨机与立式研磨机，其中以立式研磨机同时具有卧式圆筒研磨机与内孔研磨机的复合式加工功能，主要加工部件诉求以圆筒状薄型工作物与不规则外形之内外圆等物件在于卧式机不易夹持的条件下应用，其外形类似于立式车，铣床等工具机相对在配置结构上的稳定要求不同于卧式研磨机，砂轮刀具运动方向惯性与机座结构配置呈平行对应，在无法以机座作为加工抵抗作用力的环境下，本台机座与进给轴门架的结构配置便相对的注重协调性。
小型立式研磨机虽然体型小，但主要部件龙门横梁重量达2000Kg，在于平行与贴合面铲花加工时，需多次上下本台搬运合配，对于操作人员作业危险性相对增加，在结构影响度最小情况下，设计变更龙门横梁体积为第一要点。
一、研究目的
本 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
次研究以具备同时拥有卧式圆通研磨机与内孔研磨机复合功能的立式研磨机为研究目标。探讨不同形状的本台与进给轴门架结构配置对机台应变力影响程度，检讨原始设计改善对策。
在目前工具机主结构主要以灰口铸铁也主要材料，除取得容易外，主要是因为易于加工，但相对在于材料的变形节点应力上较为不稳定，所以结构上的配置对于机身的稳定性相对重要。以现行常见的四方体本台结构配置与门状型的衍架配置，是目前立式工具机的架构主流。本台与门架连接面与工具机本身作业的位置高度则有相对性的应变力影响，最简易的方式为融为一体，但一体式设计在铸件本体造成体积过庞大，搬运与制作加工铲花等精加工修正不易的影响，拆分结构设计则为必要性配置。
本研究目的在于本台与门架架构整体外形不改变的状态下。以结构设计接合面改变位置配置，再以CAE软体静态分析应力，位移，应变的数据作为比较，进而判断是否设计变更执行依据。
二、研究方法
本研究以3D绘图软体SolidWorks附加程式软体SolidWorks simulation作为本次研究CAE分析工具。籍由该软体工具的稳态分析功能进行本次研究目标结构应力，应变力，位移等模型计算比对。
三、研究对象
本次研究设定为大光长荣机械股份有限公司产品中的小型立式研磨机作为研究对象，该公司为专业生产定制型研磨机，其产品计有无心式圆筒研磨机，圆孔研磨机，内孔研磨机以及本次研究对象之立式研磨机等类产品。
本次研究对象为小型立式研磨机。机型代号为VIG2015，全名为立式内外圆复合式磨床，期代号定义为加工范围最大加工旋径为200mm，最大加工高度为150mm而来[1]。
机台设计与小型龙门式加工机雷同，采箱体式本台机构搭配门型横梁式立柱，如图31所示，因龙门型加工机的门型结构最主要的形变因素在横梁上受力的形变，结构体在承受扭矩与弯矩负荷下会有不同的扭转刚度与弯曲高度，分别有Mx,My,Mz以及三方向Fx,Fy,Fz受力，如图32所示[2]。
图31 小型龙门加工机结构 图32 龙门型加工中心机之负荷及弯矩图
四、模型建立
依大光长荣提供的机台条件建立3D模型，如图41，图42本台机构与图43，图44龙门横梁机构，因本研究在分析门型横梁在改变立柱配置后的应变力变化，所以仅建立本台，龙门横梁模型组合再进行分析。
图41 本台三视图 图42 本台3D模型图
图43 龙门横梁三视图 图44 龙门横梁3D模型图
五、材料指定
因为台湾工具机主结构部位仍惯用灰口铸铁为主要制作方式，所以材料方面我们在本台及龙门横梁沿用灰口铸铁来设定材料内容。
模型类型：线性弹力同向性。
单位：SIN/m^2(Pa)
表51 灰铸铁属性
属性
值
单位
弹性模数
6.61781e+010
N/m^2
Poisson比
0.27
剪力模数
5e+010
N/m^2
质量密度
7200
Kg/m^3
抗拉强度
151658000
N/m^2
抗压强度
572165000
N/m^2
热膨胀系数
1.2e005
/K
热传导率
45
W/( mK)
比热
510
J/(kgK)
六、模型组合
进行分析前先将本台与龙门横梁模型组合，排除忽略螺丝剪力问题，以贴个状态处理模型。如图61所示。
图61 本台与龙门横梁组合
依据鞍座负载重量约为100Kg，连接处为线性滑轨，所以将施力处设定在滑轨固定面，力的设定值为10000N，给予网格处理。如图62所示，再执行稳态分析。
图62 结合件网格处理
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