為提高系統仿真的精度，將銑鉆專用機床床身大梁柔性化，研究不同工況下，床身大梁與拖板之間的動態特性。本文綜合運用了Pro/E、ANSYS和ADAMS軟件對專用機床系統進行仿真分析與研究。通過真實模擬機床在工作時不同的銑削情況，對機床進行動態仿真，求解機床導軌與拖板的接觸情況以及機床導軌所受的工作載荷，分析研究機床的動態特性，對仿真結果進行分析。機床系統結構體系如圖1所示。

    1 專用機床三維實體模型的建立

    用Pro/E建立銑鉆專用機床的整機模型時，首先建立所有零件模型，然后按照裝配關系進行裝配。由于建立整機模型的目的是將該模型傳人多體動力學軟件ADAMS中進行運動仿真.而ADAMS只對進行仿真的構件質量、質心位置、轉動慣量有要求，而對其具體幾何特征不關心。圖2為用Pro/E建立的銑鉆專用機床三維實體模型。

    2 機床虛擬樣機的仿真分析

    2.1 機床剛柔耦合體的建立

    為了研究床身大梁與拖板之間的碰撞及床身大梁的變形情況，將床身大梁變為柔性體，在ANSYS中建立床身大梁的有限元模型，再導人到ADAMS中，與框架式拖板裝配構成剛柔耦合體。

    MECHANISM/Pro模塊是鏈接Pro/E與ADAMS的接口模塊，兩者采用無縫鏈接的方式，不需退出Pro/E應用環境，就可以將裝配好的產品總成根據其運動關系定義各個剛體和施加約束，再將模型傳送到ADAMS/View中，進行全面的動力學分析。

    在整個機床中總共定義16個剛體，為確定剛體之間的約束，在每個剛體上定義標記點，整個機床總共定義19個標記點。裝配好的模型通過Pro/E與ADAMS接口輸入到ADAMS中。

    ADAMS/Flex柔性分析模塊是ADAMS軟件包中的一個集成可選模塊，它提供了ADAMS與有限元分析軟件ANSYS、NASTRAN、ABAQUS、I—DEAS之間的雙向數據接口.利用這些軟件可以建立柔性體零件的有限元模型，進行特定的有限元分析，然后生成模態中性文件。

    在ANSYS中建立床身大梁的有限元模型，采用自動劃分網格，單元類型為Solid92，床身大梁共計劃分單元數量為42543，節點數為85875。在床身大梁上定義26個硬點，這些硬點將作為模型從ANSYS輸入到ADAMS中的界面點.在ADAMS中這些點將起到連接其它構件和作為力的作用點。

    在床身大梁與立柱之間定義軸套力來模擬它們之間的作用力關系，在拖板與床身大梁之間定義接觸力來模擬它們之問作用力的關系，而接觸力必須是在剛65與剛體之間定義，故須在床身大梁與拖板接觸處施加虛擬物65，虛擬物體與床身大梁用固定副聯結，在虛擬物體與拖板之間定義接觸力。

    2.2 銑削力計算

    2.3 動力學仿真

    在穩態切削的情況下，對拖板與床身大粱進行運動仿真研究。設置運行長度為1250mm，移動速度為250mm/min，時間周期為300s，wl-間步長為0.018。機床動力學仿真見圖4。

    由于床身大梁與框式拖板之間有7副導軌相配合，分別定義7個接觸力來模擬床身大梁與框式拖板各導軌間的接觸情況。在如下表所示的不同切削情況下，分別對床身大梁與框式拖板接觸情況進行仿真比較。下面以第1種工況下，第一副導軌（三角形導軌）接觸為例，對床身大梁與拖板問的接觸力和接觸力矩進行計算。#p#分頁標題#e#

    圖5為三角形導軌所受的X、Y、Z方向的力。F_X和F_Z的大小相等，方向分別與X軸和Z軸正向相反；Fr較小，方向與運動方向相反，為導軌面的摩擦力。圖6為導軌所受的繞X、Y、Z軸的力矩。其中，T_X和T_Z的大小基本相等，T_X與X軸正向相同，T_Z與Z軸正向相反；T_r較小，方向與Y軸正向相反。由上可知，三角形導軌面為主要受力面，側面導軌和底部導軌限制了框式拖板的傾翻。其它3種情況，用以上相同方法求解。

    3 結論

    采用Pro/E、ANSYS、ADAMS軟件對機床進行了仿真分析，由3個軟件集成開發的機床虛擬樣機行之有效，在一定程度上可取代物理樣機。通過機床虛擬樣機仿真研究，求出機床不同的切削情況和床身大梁的變形情況，并進一步求出床身大梁與拖板之問的接觸力和接觸矩，為計算床身大梁的載荷提供了新的方法。