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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

有限元分析還表明，滑枕式鏜銑頭等移到橫梁中部時，應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，因此結合圖 9，在 Z 軸方向上評估橫梁上主導軌面內、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軌面豎直向下的位移變形情況，并通過內、外邊緣線的位移差反映出橫梁體主導軌面由于彎曲變形向前傾覆的位移變形情況。比較橫梁主導軌面內、外邊緣的位移曲線，橫梁受力發生彎曲和傾覆，在 Z 軸方向上大位移發生在主導軌面的內邊緣上，大位移為 0． 250 mm，主導軌面內、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，要改進設計。另外，鏜銑頭，也可廣泛應用于機車，汽車，機床工具行業，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點位移和變形，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 軸方向上的節點位移和變形，如圖 9 所示，橫梁受力發生彎曲變形，Z 軸方向上大位移為 0． 250 mm，這個位移值偏大，要減少。方滑枕和橫梁導軌潤滑由一只裝在主軸箱右側面的定時定量泵供油，每天作業前檢查，并隨時增補30號機械油。

同時觀察這時橫梁受力的應力分布，如圖 10 所示，橫梁因受力變形，應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側下方處，大應力約為 42 MPa，小于 HT200 材料的許用應力即表 1 中該材料的屈服強度 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，在質心上的 0D 集中質量單元上添加橫梁、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果如圖7 所示。可單向趨近定位點，也可以從兩個方向分別趨近，然后對測量數據進行統計處理，求出算術平均值。

但是目前對超重型數控龍門移動鏜銑床中超長橫梁剛度優化等研究比較少，因此有必要對其進行進一步研究。

2 超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁有限元優化分析

超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁受力結構為兩點簡支梁支承，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生的對橫梁的壓力及機床所受切削負荷及其本身的熱變形等，由于切削負荷和熱變形要遠小于由于重力產生的變形，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構，其重力會引起橫梁的向前傾覆。模塊化的設計和構造大大提高了產品的柔性，能夠滿足用戶的特殊要求。

超重型數控龍門移動鏜銑床中橫梁上外載荷變化慢，橫梁處于靜態，因此應用有限元方法來進行靜態分析。