廠家直銷龍門鏜銑頭量大從優(yōu)
2020-11-04
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
本文利用 CAD/CAE /CAM 集成軟件 Siemens PLMSoftware NX7． 5 對上述確定的超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁結(jié)構(gòu)型式進行有限元仿d真，建立橫梁體三維模型，并結(jié)合實際工況建立有限元模型，約束條件為橫梁兩端固定，分析橫梁體受自重、溜板和鏜銑頭滑枕等重力作用下的變形情況，得到橫梁的應(yīng)力、應(yīng)變情況。分散度代表重復(fù)定位精度，它和平均值偏差一起構(gòu)成定位精度，兩者之和是在任意兩點間定位時可能達到的大定位偏差。為能得到超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁部件靜變形，本文分別從橫梁的彎曲變形、鏜銑頭主軸箱的前傾等方面進行有限元分析，通過評估橫梁受力的分析結(jié)果，對初步確定設(shè)計的橫梁的結(jié)構(gòu)形式進行優(yōu)化，再在此基礎(chǔ)上改進橫梁體結(jié)構(gòu)，使機床性能符合要求。
文獻［7］基于有限元分析方法預(yù)估彈性橫梁靜態(tài)承載曲線，進而得到橫梁起拱曲線，并通過實驗對起拱曲線進行驗證。
文獻［8］通過對龍門加工中心橫梁關(guān)鍵尺寸的靈敏度分析，找出了對橫梁靜變形量和一階頻率影響較大的尺寸變量，上下壁厚是橫梁結(jié)構(gòu)靜變形量靈敏度大的尺寸，縱向筋板是橫梁結(jié)構(gòu)一階固有頻率靈敏度大的尺寸; 以橫梁靜變形量和一階模態(tài)頻率為性能指標，結(jié)合靈敏度分析結(jié)果，采用變尺寸法對橫梁進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，提高了橫梁的靜動態(tài)特性，并降低了橫梁的重量。如何實現(xiàn)鏜銑頭更廣泛的發(fā)展一般來說，鏜銑頭主要是與銑床配合使用，終通過對銑刀驅(qū)動來完成各種各樣的銑削工作。
文獻［9］中數(shù)控龍門機床 8 m 長的橫梁材料采用高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q345B，采用焊接工藝加工。利用 ANSYS Workbench 對機床橫梁進行了靜動態(tài)有限元分析，在此基礎(chǔ)上進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計，并且制造出機床。
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(dǎo)軌面預(yù)起拱的方法來補償橫梁變形對加工精度的影響。如果需要更換機器必須先切斷電源使機器停止工作后在進行更換的操作。對超跨距橫梁 Z 向?qū)к壝嫫鸸扒€進行了設(shè)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(shè)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(shè)計方法的效果。通過優(yōu)化設(shè)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。
