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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. 3 有限元分析

观察横梁有限元分析的节点位移和变形，滑枕式镗铣头等移到横梁中部时横梁的受力和变形都是大。如图 8 所示，这时横梁受力发生弯曲变形，并向前倾覆，大位移为 0． 258 mm。观察这时横梁 Z 轴方向上的节点位移和变形，如图 9 所示，横梁受力发生弯曲变形，Z 轴方向上大位移为 0． 250 mm，五轴数控铣头哪家好，这个位移值偏大，要减少。

同时观察这时横梁受力的应力分布，如图 10 所示，横梁因受力变形，应力主要集中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，大应力约为 42 MPa，小于 HT200 材料的许用应力即表 1 中该材料的屈服强度 135 MPa。

镗铣头的分类和作用:

1，一个铣头，镗铣头的特点——如质量轻（通常5-15kg，市场甚至3公斤超轻），精度高，扭矩小，五轴数控铣头定做，可食的自动换刀。铣头定位块，输出通常是套筒或bt30锥柄，有时也有特殊的可以输出到猫或汉语水平考试的处理，还有一些特殊的直接连接线或面铣刀。

2，重型铣头，镗铣头的特点——如重量（通常是50公斤或以上），精密，扭矩大等，一般只用于龙门工具机。铣头连接板固定和锁定，可以支持任何类型的输出处理。

3，中型铣头，镗铣头的特点——如介质质量（通常15-20kg），精度高，扭矩中学。铣头也有优势轻，重的比例，精度高，内蒙古五轴数控铣头，加工范围广光，所以市场近年来极大的尊重。

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

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，五轴数控铣头厂家批发，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，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。