大重型数控轧辊磨床主要用于百吨级宽厚板材支承辊、大规格汽轮机低压转子及大型钢轧辊的磨削,其特点是超大、超宽、超重。磨床头尾架及工件床身是轧辊工件的重要支撑结构,其综合刚度的大小在顶磨加工过程中决定了工件的定位精度。在自身重力、切削力、夹持力的作用下,其主要结构不仅会产生自变形,还会由于零部件之间的接触作用而产生相应的接触变形从而对加工精度产生一定影响。本课题以MK84160数控轧辊磨床结构为基础,针对其顶磨加工的情况,将有限元分析方法引用至结构的分析、改造、优化之中,在保证加工工件定位精度及稳定性的前提下,将最大顶磨工件质量由40t提升至100t。研究内容及方法为:(1)通过实际参与企业设计以及利用理论分析,确定其工作原理、结构形式、技术特点以及受力情况,明确改造和优化的目标。(2)利用Solidedge对磨床结构进行三维建模并导入至ABAQUS/CAE环境中。通过现有MK84160结构顶磨40t轧辊工况下的有限元分析结果与实际情况的对比,确定针对该类型磨床分析中有限元建模关键参数的选择原则、网格划分的方法、相互作用关系及边界条件的定义等。同时探究提高分析精度,降低分析成本的手段。最终建立完整成套的分析方法框架。(3)加载100t轧辊,通过分析计算结果并结合实际工况需求,确定头尾架结构的薄弱环节,完成结构的改造和优化。(4)进一步讨论顶紧力在轧辊顶磨加工过程中的作用,探究顶紧力在有限元分析中的施加方式。根据分析结果绘制顶紧力对顶尖接触面积、轧辊定位以及箱体应力的影响曲线,最终确定最佳顶紧力范围。(5)分析头尾架及床身结构的动态特性,验证结构改造优化的合理性并提出提高磨床稳定性的建议。确定磨床最终改进结构。