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

1 大型龙门机床横梁研究进展

横梁是超重型数控龙门移动镗铣床中的主要支承部件，方滑端面镗铣头，横梁结构的好坏直接影响到机床的使用性能和制造成本。要提高机床的加工效率、精度，必须考虑机床结构中横梁的刚度等静态特性。国内外在机床横梁研究方面主要采用有限元分析方法，对机床横梁结构刚度进行评估。

在数控龙门机床横梁体结构设计过程中，文献［2］中有横梁体板筋形式、横梁体截面形状及导轨的分布形式可以参考。文献［3］中不同筋板结构的横梁抗弯、抗扭能力不同，O 字型结构横梁除了工艺性能之外，抗弯抗扭性能也比其他横梁好，而且各阶固有频率也比其他结构横梁各阶固有频率高。通过改变横梁体的结构形式，如: 改变横梁体截面的长度和宽度、内腔筋板的结构形式、横梁导轨的尺寸大小和厚度、横梁体的壁厚和关键部位筋板的壁厚等，方滑端面镗铣头供应商，来提高横梁体刚性等性能。

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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，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，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，方滑端面镗铣头多少钱，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。

数控经济型镗铣加工中心

数控经济型镗铣加工中心（数控端面铣床）由铣削头、升降立柱、床身、机械进给系统、电气控制系统、润滑系统、导轨防护装置、铁削自动回收装置、液压工件夹紧胎具、刀具等部分组成。机床采用数控系统，操作简单。配有RS232接口。操作界面具有人机对话、误差补偿、自动报警功能。

   数控经济型镗铣加工中心（数控端面铣床）加工范围大，适用于铸件、钢件等金属材料的端面切削，特别适用于H型钢、圆管型截面、BOX型钢两端面的切削，可对超长工件两端面进行铣削。本产品广泛应用于钢构桥梁、工程机械制造、船舶等行业。

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