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(jìn)行有限元仿d真，建立橫梁體三維模型，并結(jié)合實(shí)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(diǎn)間定位時(shí)可能達(dá)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(jìn)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(jì)的橫梁的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化，再在此基礎(chǔ)上改進(jìn)橫梁體結(jié)構(gòu)，使機(jī)床性能符合要求。
文獻(xiàn)［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(jìn)而得到橫梁起拱曲線，并通過實(shí)驗(yàn)對起拱曲線進(jìn)行驗(yàn)證。
文獻(xiàn)［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(biāo)，結(jié)合靈敏度分析結(jié)果，采用變尺寸法對橫梁進(jìn)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(shí)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(xiàn)［9］中數(shù)控龍門機(jī)床 8 m 長的橫梁材料采用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q345B，采用焊接工藝加工。利用 ANSYS Workbench 對機(jī)床橫梁進(jìn)行了靜動態(tài)有限元分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，并且制造出機(jī)床。
文獻(xiàn)［5］考慮了大型龍門機(jī)床橫梁部件中各零件間結(jié)合面，對其靜剛度進(jìn)行了有限元分析，理論分析結(jié)果有較好的實(shí)用價(jià)值。
文獻(xiàn)［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_(dá)到1 mm，嚴(yán)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(bǔ)償橫梁變形對加工精度的影響。如果需要更換機(jī)器必須先切斷電源使機(jī)器停止工作后在進(jìn)行更換的操作。對超跨距橫梁 Z 向?qū)к壝嫫鸸扒€進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并用優(yōu)化算法對其進(jìn)行了優(yōu)化。首先用有限元方法仿d真計(jì)算了超跨距橫梁實(shí)際工作時(shí)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(gè)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(jì)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(yuǎn)優(yōu)于以往起拱曲線設(shè)計(jì)方法的效果。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，機(jī)床銑刀頭水平移動直線度誤差和角度偏差已經(jīng)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值。
