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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

2． 6 機床卸荷梁與卸荷輪裝置［1］

卸荷梁與卸荷輪裝置用于消除溜板和滑枕式鏜銑頭等重力對該機床橫梁體位移可能較大的問題。卸荷梁的設計原理是通過預先計算重量，在橫梁上設置一個帶曲線的卸荷梁，卸荷梁為鋼結(jié)構(gòu)件制成，由雙支點將所受之力由絲桿傳遞于立柱上，避免了橫梁產(chǎn)生彎曲變形，以消除溜板和滑枕鏜銑頭對橫梁直線度的撓度影響。橫梁導軌可加工成直線，保證鏜銑頭運動的直線度并使溜板與橫梁導軌面均勻接觸。比較一般橫梁反變形( 起拱曲線［6］) 加工或鑲裝導軌需調(diào)整精度，卸荷梁無論在加工性能還是使用性能上都更加優(yōu)越。

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

運用 Siemens PLM Software NX7． 5 軟件建立溜板、鏜銑頭滑枕等三維實體模型。由于設計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算機的計算量，將溜板、滑枕式鏜銑頭等三維模型簡化為0D 集中質(zhì)量單元，并采用1D 單元連接，具體簡化模型如圖 5 所示。

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

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

文獻［5］考慮了大型龍門機床橫梁部件中各零件間結(jié)合面，對其靜剛度進行了有限元分析，理論分析結(jié)果有較好的實用價值。

文獻［6］針對數(shù)控重型龍門銑床超跨距橫梁由于跨度大質(zhì)量大，安裝完畢后由于重力和溜板、滑枕作用力會向下彎曲，其中 Z 向?qū)к壝娴拇髶隙瓤蛇_到1 mm，嚴重影響加工精度的問題，采用對導軌面預起拱的方法來補償橫梁變形對加工精度的影響。對超跨距橫梁 Z 向?qū)к壝嫫鸸扒€進行了設計，并用優(yōu)化算法對其進行了優(yōu)化。首先用有限元方法仿d真計算了超跨距橫梁實際工作時的變形，并擬合了橫梁 Z 向?qū)к壸冃蔚淖冃吻€． 考慮了溜板左右 2 個接觸面對變形曲線的影響，采用優(yōu)化算法分多種情況設計和優(yōu)化了起拱曲線。經(jīng)分析，采用優(yōu)化算法得到起拱曲線遠優(yōu)于以往起拱曲線設計方法的效果。通過優(yōu)化設計，機床銑刀頭水平移動直線度誤差和角度偏差已經(jīng)遠低于國家標準規(guī)定的值。