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超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

有限元分析還表明，滑枕式鏜銑頭等移到橫梁中部時，應(yīng)力分布比滑枕式鏜銑頭位于橫梁右端時分散。

本文有限元分析主要考慮橫梁的靜剛度問題，因此結(jié)合圖 9，在 Z 軸方向上評估橫梁上主導(dǎo)軌面內(nèi)、外邊緣的位移曲線圖，以此反映出橫梁體在溜板和滑枕式鏜銑頭等重力作用情況下主導(dǎo)軌面豎直向下的位移變形情況，并通過內(nèi)、外邊緣線的位移差反映出橫梁體主導(dǎo)軌面由于彎曲變形向前傾覆的位移變形情況。比較橫梁主導(dǎo)軌面內(nèi)、外邊緣的位移曲線，橫梁受力發(fā)生彎曲和傾覆，在 Z 軸方向上大位移發(fā)生在主導(dǎo)軌面的內(nèi)邊緣上，大位移為 0． 250 mm，主導(dǎo)軌面內(nèi)、外邊緣線的位移差為 0． 015 mm?？偟膩碚f，該橫梁體受力后位移偏大，要改進(jìn)設(shè)計(jì)。另外，鏜銑頭，也可廣泛應(yīng)用于機(jī)車，汽車，機(jī)床工具行業(yè)，主要用于大型零件的加工，玩無聊，銑削，鉸鏈，攻絲動力。

2. 3 有限元分析

觀察橫梁有限元分析的節(jié)點(diǎn)位移和變形，滑枕式鏜銑頭等移到橫梁中部時橫梁的受力和變形都是大。如圖 8 所示，這時橫梁受力發(fā)生彎曲變形，并向前傾覆，大位移為 0． 258 mm。觀察這時橫梁 Z 軸方向上的節(jié)點(diǎn)位移和變形，如圖 9 所示，橫梁受力發(fā)生彎曲變形，Z 軸方向上大位移為 0． 250 mm，這個位移值偏大，要減少。方滑枕和橫梁導(dǎo)軌潤滑由一只裝在主軸箱右側(cè)面的定時定量泵供油，每天作業(yè)前檢查，并隨時增補(bǔ)30號機(jī)械油。

同時觀察這時橫梁受力的應(yīng)力分布，如圖 10 所示，橫梁因受力變形，應(yīng)力主要集中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，大應(yīng)力約為 42 MPa，小于 HT200 材料的許用應(yīng)力即表 1 中該材料的屈服強(qiáng)度 135 MPa。

在有限元仿d真過程中，考慮橫梁、溜板、滑枕式鏜銑頭等的重力對橫梁體的影響。在橫梁中部施加垂直方向的載荷，模擬滑枕式鏜銑頭等移到橫梁中部時的受力情況。例如根據(jù)橫梁、溜板、滑枕式鏜銑頭等橫梁部件三維模型的裝配位置，在質(zhì)心上的 0D 集中質(zhì)量單元上添加橫梁、溜板、滑枕式鏜銑頭等橫梁部件的集中質(zhì)量30 t 的重量，并對橫梁體模型空間施加重力加速度:9． 81 m / s2。橫梁體有限元分析中約束結(jié)果如圖7 所示?？蓡蜗蜈吔ㄎ稽c(diǎn)，也可以從兩個方向分別趨近，然后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，求出算術(shù)平均值。

但是目前對超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床中超長橫梁剛度優(yōu)化等研究比較少，因此有必要對其進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2 超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁有限元優(yōu)化分析

超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁受力結(jié)構(gòu)為兩點(diǎn)簡支梁支承，影響橫梁變形的因素主要包括: 橫梁、溜板和滑枕由于自身重力產(chǎn)生的對橫梁的壓力及機(jī)床所受切削負(fù)荷及其本身的熱變形等，由于切削負(fù)荷和熱變形要遠(yuǎn)小于由于重力產(chǎn)生的變形，因此一般忽略其對橫梁變形的影響。除橫梁本身的重量外，還要考慮溜板、滑枕式鏜銑頭等移動部件從橫梁一端移動到中部時重力引起橫梁的變形。由于在橫梁上滑枕式鏜銑頭是懸臂結(jié)構(gòu)，其重力會引起橫梁的向前傾覆。模塊化的設(shè)計(jì)和構(gòu)造大大提高了產(chǎn)品的柔性，能夠滿足用戶的特殊要求。

超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床中橫梁上外載荷變化慢，橫梁處于靜態(tài)，因此應(yīng)用有限元方法來進(jìn)行靜態(tài)分析。