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［4］中数控机床尤其是铣床，横梁是很关键的结构，龙门数控铣头哪家好，其设计水平的好坏直接影响整个机床性能。对于横梁的优化主要从两方面考虑: ①在不增加质量的前提下，使横梁上的大变形化，提高横梁的静刚度; ②优化中初阶固有频率不小于设定值，提高横梁的动刚度。优化的具体实施步骤如下: 首先，通过形状及拓扑优化确定横梁佳的截面轮廓和肋板布置方案，得到概念模型; 其次，通过尺寸优化确定合理的外形尺寸和肋板厚度。CAE 软件优化模块可以定义多个设计变量和状态变量，设计变量为自变量，状态变量和目标函数都是设计变量的函数。如横梁结构的长、宽、高尺寸以及筋板厚度等定义为设计变量，横梁结构变形和应力随设计变量的变化而变化，是设计变量的函数，可以定义为状态变量，龙门数控铣头价格，使结构重量化定义为目标函数。
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横梁导轨由两条主( 正) 导轨，一条侧导轨及若干辅助导轨组成。根据超重型数控龙门移动镗铣床的技术规格及参数要求，移动龙门两立柱之间的跨距要求为 10 m，动梁龙门 Y 轴行程为 12 m。因此，设计动梁横梁体总长度为 14 m。如此长的横梁体结构，传统横梁结构形式已经不能满足其性能规格要求。高刚性是超重型数控龙门移动镗铣床横梁体设计过程中的关键之一，特别是动梁龙门上的横梁体，还要相对工件在立柱导轨上移动，宁夏龙门数控铣头，对其性能要求就更高。一般横梁的变形会随溜板和滑枕在横梁上不同位置而发生改变。
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有限元分析还表明，滑枕式镗铣头等移到横梁中部时，应力分布比滑枕式镗铣头位于横梁右端时分散。
本文有限元分析主要考虑横梁的静刚度问题，因此结合图 9，龙门数控铣头定做，在 Z 轴方向上评估横梁上主导轨面内、外边缘的位移曲线图，以此反映出横梁体在溜板和滑枕式镗铣头等重力作用情况下主导轨面竖直向下的位移变形情况，并通过内、外边缘线的位移差反映出横梁体主导轨面由于弯曲变形向前倾覆的位移变形情况。比较横梁主导轨面内、外边缘的位移曲线，横梁受力发生弯曲和倾覆，在 Z 轴方向上大位移发生在主导轨面的内边缘上，大位移为 0． 250 mm，主导轨面内、外边缘线的位移差为 0． 015 mm。总的来说，该横梁体受力后位移偏大，要改进设计。
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