超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化
文献[7]基于有限元分析方法预估弹性横梁静态承载曲线,进而得到横梁起拱曲线,并通过实验对起拱曲线进行验证。
文献[8]通过对龙门加工中心横梁关键尺寸的灵敏度分析,找出了对横梁静变形量和一阶频率影响较大的尺寸变量,上下壁厚是横梁结构静变形量灵敏度大的尺寸,纵向筋板是横梁结构一阶固有频率灵敏度大的尺寸;以横梁静变形量和一阶模态频率为性能指标,结合灵敏度分析结果,采用变尺寸法对横梁进行结构优化分析,提高了横梁的静动态特性,并降低了横梁的重量。
文献[9]中数控龙门机床 8 m 长的横梁材料采用高强度低合金结构钢 Q345B,淄博镗铣头,采用焊接工艺加工。利用 ANSYSWorkbench 对机床横梁进行了静动态有限元分析,在此基础上进行了拓扑优化设计,并且制造出机床。
超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化
某超重型数控动梁龙门移动镗铣床正视图及各轴方向如图 1所示[1],其机床基础件如床身、滑座、立柱、横梁、工作台等基础件均采用树脂砂造型高强度铸铁,并经时效处理,精密镗铣头,连接梁采用高刚性焊接件。龙门框架由左右立柱、连接梁等组成,左右立柱上端与连接梁紧固连接,镗铣头价格,立柱下端直接与滑座紧固连接,形成高刚度的龙门框架结构。图1 中 Y 轴: 横梁与溜板,Z轴:溜板与滑枕。动梁龙门横梁上配置有一个大功率的交流调速滑枕式镗铣头,滑枕式镗铣头通过溜板与横梁连接。
超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化
2. 1 建立横梁体三维模型
分析中初步确定横梁体截面结构形式及尺寸[1],如图 2 所示。按初步设计的横梁体结构尺寸,应用 Si-emens PLMSoftware NX7. 5 软件建立三维模型,具体横梁体截面形式和三维模型见图 3所示。机床横梁抗弯和扭转惯性矩大的其刚度就高,采用封闭式截面可保证横梁的高刚性,镗铣头厂家,所以横梁形状为矩形封闭长方体。合理选择横梁中肋板,其中横梁壁厚在25 mm 左右、肋板厚度在 20 mm 左右,采用了横梁好的截面轮廓和肋板布置方案。
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