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 PLM Software 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，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。

润滑工作保证镗铣头工作顺利进行

　　镗铣头在应用时的作用，铣床对工件进行铣削加工的机床。可以铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部分得到广泛应用。跟着机械化进程不断加剧，数控编程开始广泛应用与于机床类操纵，极大的开释了劳动力。数控编程铣床将逐步取代现在的人工操纵。铣刀是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。各刀齿依次间歇地切去工件的余量，高速数控铣头定做，主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和堵截工件等。

　　镗铣头开车前要对镗铣头作了解，避免不必要的损伤。按要求把液压站和润滑定时泵加满油，检查电气系统是否符合要求，各个行程限位开关是否连接正常有效，传动箱点动开关是否正常有效，松开夹紧装置，检查夹紧装置是否有效，然后从低速运转开车。下面我们来说说镗铣头的夹紧机构。

　　镗铣头和横梁导轨有两件夹紧机构，由液压站供油通过二位四通电磁阀实现横梁的夹紧和松开，方滑枕和主轴箱也有两件夹紧油缸，在主轴箱前面由液压站供油，通过二位四通电磁阀实现方滑枕的夹紧和松开。方滑枕末接通电磁阀时始终处于夹紧位置，当方滑枕进给时必需接通电磁阀，使方滑枕处于松开位置，当夹紧器处于松开位置时接通夹紧器上的限位开关才可以接通进给电机，方滑枕才可以上下进给方滑枕上下设有限位开关用户安装时须保证接通并在碰撞限位时，堵截升降电机电源，镗铣头的主轴箱前盖中间设有两件方滑枕夹紧装置，在上罩内有两只微动开关是方滑枕夹紧、松开的限位开关，必需和进给伺服电机联动，当压上开关时伺服电机接通，当开关断开时伺服电机不接通，正确可靠否则会损坏机床。

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

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，枣庄高速数控铣头，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，高速数控铣头厂家，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，采用焊接工艺加工。利用 ANSYS Workbench 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。

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