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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

2． 1 建立橫梁體三維模型

分析中初步確定橫梁體截面結構形式及尺寸［1］，如圖 2 所示。按初步設計的橫梁體結構尺寸，應用 Si-emens PLM Software NX7． 5 軟件建立三維模型，具體橫梁體截面形式和三維模型見圖 3 所示。機床橫梁抗彎和扭轉慣性矩大的其剛度就高，采用封閉式截面可保證橫梁的高剛性，所以橫梁形狀為矩形封閉長方體。合理選擇橫梁中肋板，其中橫梁壁厚在 25 mm 左右、肋板厚度在 20 mm 左右，采用了橫梁好的截面輪廓和肋板布置方案。

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橫梁導軌由兩條主( 正) 導軌，一條側導軌及若干輔助導軌組成。根據超重型數控龍門移動鏜銑床的技術規格及參數要求，移動龍門兩立柱之間的跨距要求為 10 m，動梁龍門 Y 軸行程為 12 m。因此，設計動梁橫梁體總長度為 14 m。如此長的橫梁體結構，傳統橫梁結構形式已經不能滿足其性能規格要求。高剛性是超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁體設計過程中的關鍵之一，特別是動梁龍門上的橫梁體，還要相對工件在立柱導軌上移動，對其性能要求就更高。一般橫梁的變形會隨溜板和滑枕在橫梁上不同位置而發生改變。

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

某超重型數控動梁龍門移動鏜銑床正視圖及各軸方向如圖 1 所示［1］，其機床基礎件如床身、滑座、立柱、橫梁、工作臺等基礎件均采用樹脂砂造型高強度鑄鐵，并經時效處理，連接梁采用高剛性焊接件。龍門框架由左右立柱、連接梁等組成，左右立柱上端與連接梁緊固連接，立柱下端直接與滑座緊固連接，形成高剛度的龍門框架結構。圖 1 中 Y 軸: 橫梁與溜板，Z 軸:溜板與滑枕。動梁龍門橫梁上配置有一個大功率的交流調速滑枕式鏜銑頭，滑枕式鏜銑頭通過溜板與橫梁連接。