超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結構優(yōu)化

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

本文利用 CAD/CAE /CAM 集成軟件 Siemens PLMSoftware NX7． 5 對上述確定的超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁結構型式進行有限元仿d真，建立橫梁體三維模型，并結合實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，得到橫梁的應力、應變情況。在檢查時，可以先檢查銑削動力頭減速機的潤滑情況，再檢查部件的磨損情況，zui后再考慮部件的破損情況。為能得到超重型數控龍門移動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行有限元分析，通過評估橫梁受力的分析結果，對初步確定設計的橫梁的結構形式進行優(yōu)化，再在此基礎上改進橫梁體結構，使機床性能符合要求。

文獻［7］基于有限元分析方法預估彈性橫梁靜態(tài)承載曲線，進而得到橫梁起拱曲線，并通過實驗對起拱曲線進行驗證。

文獻［8］通過對龍門加工中心橫梁關鍵尺寸的靈敏度分析，找出了對橫梁靜變形量和一階頻率影響較大的尺寸變量，上下壁厚是橫梁結構靜變形量靈敏度大的尺寸，縱向筋板是橫梁結構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，結合靈敏度分析結果，采用變尺寸法對橫梁進行結構優(yōu)化分析，提高了橫梁的靜動態(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］)加工或鑲裝導軌需調整精度，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［9］中數控龍門機床 8 m 長的橫梁材料采用高強度低合金結構鋼 Q345B，采用焊接工藝加工。利用 ANSYS Workbench 對機床橫梁進行了靜動態(tài)有限元分析，在此基礎上進行了拓撲優(yōu)化設計，并且制造出機床。