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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

有限元分析还表明，滑枕式镗铣头等移到横梁中部时，应力分布比滑枕式镗铣头位于横梁右端时分散。

本文有限元分析主要考虑横梁的静刚度问题，因此结合图 9，在 z 轴方向上评估横梁上---轨面内、外边缘的位移曲线图，以此反映出横梁体在溜板和滑枕式镗铣头等重力作用情况下---轨面竖直向下的位移变形情况，并通过内、外边缘线的位移差反映出横梁体---轨面由于弯曲变形向前倾覆的位移变形情况。比较横梁---轨面内、外边缘的位移曲线，横梁受力发生弯曲和倾覆，在 z 轴方向上大位移发生在---轨面的内边缘上，大位移为 0． 250 mm，---轨面内、外边缘线的位移差为 0． 015 mm。可单向趋近定位点，也可以从两个方向分别趋近，然后对测量数据进行统计处理，求出算术平均值。总的来说，该横梁体受力后位移偏大，要改进设计。

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。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。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2．6机床卸荷梁与卸荷轮装置［1］卸荷梁与卸荷轮装置用于消除溜板和滑枕式镗铣头等重力对该机床横梁---移可能较大的问题。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---溜板紧贴横梁的导轨面。

运用 siemens plm software nx7． 5 软件建立溜板、镗铣头滑枕等三维实体模型。由于设计---要分析的目的为横梁体在受力情况下的变形情况，并且考虑到模型的大小和计算机的计算量，将溜板、滑枕式镗铣头等三维模型简化为0d 集中单元，并采用1d 单元连接，具体简化模型如图 5 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。

横梁 体 采 用 铸 铁 材 料 ht200，在 siemens plmsoftware nx7． 5 软件材料库中选用相应材料参数，如表 1 所示。