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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

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(duì)相應(yīng)接觸面進(jìn)行約束其對(duì)應(yīng)的自由度，約束條件為橫梁兩端固定，鏜銑頭，動(dòng)梁橫梁體自由度約束見(jiàn)圖 6 所示。橫梁的邊界條件和受力橫梁的上下運(yùn)動(dòng)( Z 向) 是通過(guò)絲杠驅(qū)動(dòng)。通過(guò)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(guò)絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可在橫梁上左右移動(dòng)( 見(jiàn)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(guò)壓板等可保證溜板緊貼橫梁的導(dǎo)軌面。

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

運(yùn)用 Siemens PLM Software NX7． 5 軟件建立溜板、鏜銑頭滑枕等三維實(shí)體模型。由于設(shè)計(jì)真主要分析的目的為橫梁體在受力情況下的變形情況，并且考慮到模型的大小和計(jì)算機(jī)的計(jì)算量，將溜板、滑枕式鏜銑頭等三維模型簡(jiǎn)化為0D 集中質(zhì)量單元，并采用1D 單元連接，具體簡(jiǎn)化模型如圖 5 所示。

橫梁 體 采 用 鑄 鐵 材 料 HT200，供應(yīng)鏜銑頭，在 Siemens PLMSoftware NX7． 5 軟件材料庫(kù)中選用相應(yīng)材料參數(shù)，如表 1 所示。

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

2. 5 結(jié)果分析

通過(guò)超重型數(shù)控龍門移動(dòng)鏜銑床橫梁有限元優(yōu)化分析結(jié)果表 2，觀察其位移和應(yīng)力結(jié)果是比較好的。其次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)下方處有一定的應(yīng)力集中，但是都比較小，可以考慮加強(qiáng)橫梁上端輔助導(dǎo)軌的強(qiáng)度來(lái)降低其大應(yīng)力。

橫梁大位移發(fā)生在橫梁主導(dǎo)軌面外邊緣上與溜板等接觸的位置，優(yōu)化后大位移值為 0． 192 mm。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)卸荷梁與卸荷輪裝置來(lái)徹底d解決該機(jī)床超長(zhǎng)橫梁受力后位移問(wèn)題，卸荷梁與卸荷輪裝置用于消除溜板和滑枕式鏜銑頭重力對(duì)橫梁體位移的影響。主導(dǎo)軌面橫梁向前傾覆比較小，方滑端面鏜銑頭，但由于橫梁上面輔助導(dǎo)軌向前的彎曲會(huì)造成溜板等向前傾覆位移增加，所以在橫梁上增加了一條防傾鑲鋼導(dǎo)軌，同時(shí)加強(qiáng)橫梁上面輔助導(dǎo)軌的剛度，減少了滑枕式鏜銑頭的前傾位移。