超重型數(shù)控龍門移動(dòng)鏜銑床橫梁的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過 Siemens PLM Software NX7． 5 軟件三維有限元仿d真優(yōu)化分析，得到滿足相關(guān)要求的超重型數(shù)控龍門移動(dòng)鏜銑床橫梁體的結(jié)構(gòu)形式與尺寸; 在此基礎(chǔ)上橫梁采用卸荷梁和卸荷輪等結(jié)構(gòu)優(yōu)化來消除溜板和滑枕式鏜銑頭的重力對(duì)橫梁變形的影響。通過壓板，橫梁緊貼在立柱的導(dǎo)軌面，靜壓導(dǎo)軌接觸面處由靜壓油支撐，靜壓油支撐剛度大。由文獻(xiàn)［1］可知成功設(shè)計(jì)制造了超重型數(shù)控龍門鏜銑床，滿足用戶的加工要求。

本文利用 CAD/CAE /CAM 集成軟件 Siemens PLMSoftware NX7． 5 對(duì)上述確定的超重型數(shù)控龍門移動(dòng)鏜銑床橫梁結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行有限元仿d真，建立橫梁體三維模型，并結(jié)合實(shí)際工況建立有限元模型，約束條件為橫梁兩端固定，分析橫梁體受自重、溜板和鏜銑頭滑枕等重力作用下的變形情況，得到橫梁的應(yīng)力、應(yīng)變情況。在檢查時(shí)，可以先檢查銑削動(dòng)力頭減速機(jī)的潤(rùn)滑情況，再檢查部件的磨損情況，zui后再考慮部件的破損情況。為能得到超重型數(shù)控龍門移動(dòng)鏜銑床橫梁部件靜變形，本文分別從橫梁的彎曲變形、鏜銑頭主軸箱的前傾等方面進(jìn)行有限元分析，通過評(píng)估橫梁受力的分析結(jié)果，對(duì)初步確定設(shè)計(jì)的橫梁的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化，再在此基礎(chǔ)上改進(jìn)橫梁體結(jié)構(gòu)，使機(jī)床性能符合要求。

文獻(xiàn)［7］基于有限元分析方法預(yù)估彈性橫梁靜態(tài)承載曲線，進(jìn)而得到橫梁起拱曲線，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)起拱曲線進(jìn)行驗(yàn)證。

文獻(xiàn)［8］通過對(duì)龍門加工中心橫梁關(guān)鍵尺寸的靈敏度分析，找出了對(duì)橫梁靜變形量和一階頻率影響較大的尺寸變量，上下壁厚是橫梁結(jié)構(gòu)靜變形量靈敏度大的尺寸，縱向筋板是橫梁結(jié)構(gòu)一階固有頻率靈敏度大的尺寸; 以橫梁靜變形量和一階模態(tài)頻率為性能指標(biāo)，結(jié)合靈敏度分析結(jié)果，采用變尺寸法對(duì)橫梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，提高了橫梁的靜動(dòng)態(tài)特性，并降低了橫梁的重量。比較一般橫梁反變形(起拱曲線［6］)加工或鑲裝導(dǎo)軌需調(diào)整精度，卸荷梁無論在加工性能還是使用性能上都更加優(yōu)越。

文獻(xiàn)［9］中數(shù)控龍門機(jī)床 8 m 長(zhǎng)的橫梁材料采用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q345B，采用焊接工藝加工。利用 ANSYS Workbench 對(duì)機(jī)床橫梁進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)有限元分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，并且制造出機(jī)床。