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

卸荷輪下端支撐在卸荷梁上，通過偏心輪與滑枕式鏜銑頭進(jìn)給支架連接，該支架固定在溜板體上，偏心輪與支架中間設(shè)計(jì)有蝶形彈簧，用來調(diào)節(jié)卸荷輪的卸荷負(fù)載?？偠灾?，鏜銑頭遇到異響問題，大家不可大意也不用驚慌，用以上方法幫您解決實(shí)際應(yīng)用中的大問題。在該機(jī)床 Y 軸運(yùn)行時(shí)，卸荷輪在卸荷梁上滾動(dòng)，卸荷梁頂面按反撓度曲線［1］加工，卸荷輪在卸荷梁上滾動(dòng)時(shí)將溜板和滑枕式鏜銑頭的重量加載到卸荷梁上，這樣對橫梁體不產(chǎn)生影響，減少了橫梁的變形。橫梁體的導(dǎo)軌加工成直線型，保證了鏜銑頭運(yùn)行的直線度，從而簡化了零件的加工，方便了橫梁體的裝配，更提高了機(jī)床整機(jī)的精度和穩(wěn)定性。

2. 3 有限元分析

觀察橫梁有限元分析的節(jié)點(diǎn)位移和變形，滑枕式鏜銑頭等移到橫梁中部時(shí)橫梁的受力和變形都是大。數(shù)控鏜銑頭的檢測方法：用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，測量數(shù)據(jù)的整理均采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。如圖 8 所示，這時(shí)橫梁受力發(fā)生彎曲變形，并向前傾覆，大位移為 0． 258 mm。觀察這時(shí)橫梁 Z 軸方向上的節(jié)點(diǎn)位移和變形，如圖 9 所示，橫梁受力發(fā)生彎曲變形，Z 軸方向上大位移為 0． 250 mm，這個(gè)位移值偏大，要減少。

同時(shí)觀察這時(shí)橫梁受力的應(yīng)力分布，如圖 10 所示，橫梁因受力變形，應(yīng)力主要集中在溜板與橫梁的接觸面、絲杠螺母安裝處和立柱與橫梁接觸的內(nèi)側(cè)下方處，大應(yīng)力約為 42 MPa，小于 HT200 材料的許用應(yīng)力即表 1 中該材料的屈服強(qiáng)度 135 MPa。

結(jié)合超重型數(shù)控龍門移動(dòng)鏜銑床中橫梁與立柱、絲杠螺母副的實(shí)際裝配情況，對相應(yīng)接觸面進(jìn)行約束其對應(yīng)的自由度，約束條件為橫梁兩端固定，動(dòng)梁橫梁體自由度約束見圖 6 所示。創(chuàng)建求解方案，選擇NXNASTＲAN有限元優(yōu)化模塊進(jìn)行橫梁優(yōu)化設(shè)計(jì)。橫梁的邊界條件和受力橫梁的上下運(yùn)動(dòng)( Z 向) 是通過絲杠驅(qū)動(dòng)。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。因此，在橫梁上下移動(dòng)的情況下，其 X 向接觸面和 Z 向接觸面完全固定，在有限元建模中，此處 X 方向和 Z 方向施加單方向的約束。橫梁 Y 方向兩端運(yùn)動(dòng)固定，因此，在有限元模型中約束也按照實(shí)際情況施加。

溜板與滑枕通過絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可在橫梁上左右移動(dòng)( 見圖 1) ，在單個(gè)導(dǎo)軌面上溜板與橫梁有左右 2 個(gè)接觸面，同立柱導(dǎo)軌一樣，橫梁靜壓導(dǎo)軌的各接觸面也均為靜壓油支撐，通過壓板等可保證溜板緊貼橫梁的導(dǎo)軌面。