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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

横梁导轨由两条主( 正) 导轨，一条侧导轨及若干辅助导轨组成。根据超重型数控龙门移动镗铣床的技术规格及参数要求，龙门数控铣头，移动龙门两立柱之间的跨距要求为 10 m，动梁龙门 Y 轴行程为 12 m。因此，设计动梁横梁体总长度为 14 m。如此长的横梁体结构，传统横梁结构形式已经不能满足其性能规格要求。高刚性是超重型数控龙门移动镗铣床横梁体设计过程中的关键之一，特别是动梁龙门上的横梁体，还要相对工件在立柱导轨上移动，对其性能要求就更高。一般横梁的变形会随溜板和滑枕在横梁上不同位置而发生改变。

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文献［5］考虑了大型龙门机床横梁部件中各零件间结合面，对其静刚度进行了有限元分析，理论分析结果有较好的实用价值。

文献［6］针对数控重型龙门铣床超跨距横梁由于跨度大质量大，安装完毕后由于重力和溜板、滑枕作用力会向下弯曲，其中 Z 向导轨面的大挠度可达到1 mm，严重影响加工精度的问题，采用对导轨面预起拱的方法来补偿横梁变形对加工精度的影响。对超跨距横梁 Z 向导轨面起拱曲线进行了设计，龙门数控铣头厂家批发，并用优化算法对其进行了优化。首先用有限元方法仿d真计算了超跨距横梁实际工作时的变形，并拟合了横梁 Z 向导轨变形的变形曲线． 考虑了溜板左右 2 个接触面对变形曲线的影响，采用优化算法分多种情况设计和优化了起拱曲线。经分析，采用优化算法得到起拱曲线远优于以往起拱曲线设计方法的效果。通过优化设计，机床铣刀头水平移动直线度误差和角度偏差已经远低于规定的值。

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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，龙门数控铣头多少钱，具体横梁体截面形式和三维模型见图 3 所示。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，龙门数控铣头价格，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。