超重型數(shù)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(shù)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。由文獻［1］可知成功設計制造了超重型數(shù)控龍門鏜銑床，滿足用戶的加工要求。超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結構優(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給支架連接，該支架固定在溜板體上，偏心輪與支架中間設計有蝶形彈簧，用來調節(jié)卸荷輪的卸荷負載。

2． 2 建立橫梁體有限元模型

運用 Siemens PLM Software NX7． 5 軟件高de 級分析模塊建立橫梁有限元分析模型，為了減少有限元網格數(shù)量和歧異網格的生成，針對橫梁體上對分析結果影響不大的圓角、小孔和臺階等結構作一定的簡化處理( 即忽略不計) ; 采用 10 節(jié)點四面體有限單元網格對橫梁體有限元模型進行網格劃分，劃分結果為: 橫梁部件中的單元數(shù)目為 328 149，節(jié)點數(shù)目為 397 719。橫梁體有限元劃分結構如圖 4 所示。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。

橫梁導軌由兩條主( 正) 導軌，一條側導軌及若干輔助導軌組成。根據(jù)超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床的技術規(guī)格及參數(shù)要求，移動龍門兩立柱之間的跨距要求為 10 m，動梁龍門 Y 軸行程為 12 m。因此，設計動梁橫梁體總長度為 14 m。如此長的橫梁體結構，傳統(tǒng)橫梁結構形式已經不能滿足其性能規(guī)格要求。高剛性是超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁體設計過程中的關鍵之一，特別是動梁龍門上的橫梁體，還要相對工件在立柱導軌上移動，對其性能要求就更高。一般橫梁的變形會隨溜板和滑枕在橫梁上不同位置而發(fā)生改變?？梢糟娤髌矫?、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工較復雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部分得到廣泛應用。