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. 5 结果分析

通过超重型数控龙门移动镗铣床横梁有限元优化分析结果表 2，观察其位移和应力结果是比较好的。关于机器的日常养护：一，在镗铣头日常不使用的过程中，用户要保持整个机器的清洁。其次在溜板与横梁的接触面、丝杠螺母安装处和立柱与横梁接触的内侧下方处有一定的应力集中，但是都比较小，可以考虑加强横梁上端辅助导轨的强度来降低其大应力。

横梁大位移发生在横梁主导轨面外边缘上与溜板等接触的位置，优化后大位移值为 0． 192 mm。镗龙门铣床和铣镗床和镗床是一种，镗床也可以进行铣加工，只要安装铣刀就可以。设计开发卸荷梁与卸荷轮装置来彻底d解决该机床超长横梁受力后位移问题，卸荷梁与卸荷轮装置用于消除溜板和滑枕式镗铣头重力对横梁体位移的影响。主导轨面横梁向前倾覆比较小，但由于横梁上面辅助导轨向前的弯曲会造成溜板等向前倾覆位移增加，所以在横梁上增加了一条防倾镶钢导轨，同时加强横梁上面辅助导轨的刚度，减少了滑枕式镗铣头的前倾位移。

结合超重型数控龙门移动镗铣床中横梁与立柱、丝杠螺母副的实际装配情况，对相应接触面进行约束其对应的自由度，约束条件为横梁两端固定，动梁横梁体自由度约束见图 6 所示。横梁的边界条件和受力横梁的上下运动( Z 向) 是通过丝杠驱动。在箱体上面有进给箱，丝杆端面通过一对止轮连接减速器，减速器上装有伺服电机。通过压板，横梁紧贴在立柱的导轨面，静压导轨接触面处由静压油支撑，静压油支撑刚度大。因此，在横梁上下移动的情况下，其 X 向接触面和 Z 向接触面完全固定，在有限元建模中，此处 X 方向和 Z 方向施加单方向的约束。横梁 Y 方向两端运动固定，因此，在有限元模型中约束也按照实际情况施加。

溜板与滑枕通过丝杠驱动系统可在横梁上左右移动( 见图 1) ，在单个导轨面上溜板与横梁有左右 2 个接触面，同立柱导轨一样，横梁静压导轨的各接触面也均为静压油支撑，通过压板等可保证溜板紧贴横梁的导轨面。

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。让我们来看看镗铣头的组成部分镗铣头的主要部件包括：主轴、滑枕部件、进给部件、平衡油缸和主传动箱。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。