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鏜銑頭-龍門鏜銑頭-振飛機械制造(多圖)

超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結構優化

2． 4 橫梁有限元優化

對超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁進行結構優化設計。應用 Siemens PLM Software NX7． 5 軟件進行橫梁有限元優化設計［10 － 11］，對原橫梁結構進行減輕重量，從而達到橫梁結構輕量化設計的目標。創建求解方案，選擇 NX NASTＲAN 有限元優化模塊進行橫梁優化設計。減小橫梁壁厚和加強肋厚度，從而減少了橫梁質量，具體在橫梁質量減少 2． 5% 的情況下對機床橫梁靜特性進行了有限元優化設計。表 2 為優化前后橫梁靜特性對比，可見在橫梁質量減少了 2． 5% 的情況下，優化設計后橫梁的大位移從 0． 25 mm 減小到0． 192 mm，即橫梁的大位移減少了 23． 2% ; 也就是說在橫梁載荷不變的情況下橫梁的靜剛度提高了23． 2% ，有明顯效果。

超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結構優化

文獻［7］基于有限元分析方法預估彈性橫梁靜態承載曲線，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化分析，提高了橫梁的靜動態特性，并降低了橫梁的重量。

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有限元分析，在此基礎上進行了拓撲優化設計，并且制造出機床。

超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結構優化

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。根據超重型數控龍門移動鏜銑床的技術規格及參數要求，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，傳統橫梁結構形式已經不能滿足其性能規格要求。高剛性是超重型數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生改變。