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超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結構優化

卸荷輪下端支撐在卸荷梁上，通過偏心輪與滑枕式鏜銑頭進給支架連接，該支架固定在溜板體上，偏心輪與支架中間設計有蝶形彈簧，用來調節卸荷輪的卸荷負載。總而言之，鏜銑頭遇到異響問題，大家不可大意也不用驚慌，用以上方法幫您解決實際應用中的大問題。在該機床 Y 軸運行時，卸荷輪在卸荷梁上滾動，卸荷梁頂面按反撓度曲線［1］加工，卸荷輪在卸荷梁上滾動時將溜板和滑枕式鏜銑頭的重量加載到卸荷梁上，這樣對橫梁體不產生影響，減少了橫梁的變形。橫梁體的導軌加工成直線型，保證了鏜銑頭運行的直線度，從而簡化了零件的加工，方便了橫梁體的裝配，更提高了機床整機的精度和穩定性。

2. 3 有限元分析

觀察橫梁有限元分析的節點位移和變形，滑枕式鏜銑頭等移到橫梁中部時橫梁的受力和變形都是大。數控鏜銑頭的檢測方法：用兩個標準，測量數據的整理均采用數理統計方法。如圖 8 所示，這時橫梁受力發生彎曲變形，并向前傾覆，大位移為 0． 258 mm。觀察這時橫梁 Z 軸方向上的節點位移和變形，如圖 9 所示，橫梁受力發生彎曲變形，Z 軸方向上大位移為 0． 250 mm，這個位移值偏大，要減少。

同時觀察這時橫梁受力的應力分布，如圖 10 所示，橫梁因受力變形，應力主要集中在溜板與橫梁的接觸面、絲杠螺母安裝處和立柱與橫梁接觸的內側下方處，大應力約為 42 MPa，小于 HT200 材料的許用應力即表 1 中該材料的屈服強度 135 MPa。

結合超重型數控龍門移動鏜銑床中橫梁與立柱、絲杠螺母副的實際裝配情況，對相應接觸面進行約束其對應的自由度，約束條件為橫梁兩端固定，動梁橫梁體自由度約束見圖 6 所示。創建求解方案，選擇NXNASTＲAN有限元優化模塊進行橫梁優化設計。橫梁的邊界條件和受力橫梁的上下運動( Z 向) 是通過絲杠驅動。通過壓板，橫梁緊貼在立柱的導軌面，靜壓導軌接觸面處由靜壓油支撐，靜壓油支撐剛度大。因此，在橫梁上下移動的情況下，其 X 向接觸面和 Z 向接觸面完全固定，在有限元建模中，此處 X 方向和 Z 方向施加單方向的約束。橫梁 Y 方向兩端運動固定，因此，在有限元模型中約束也按照實際情況施加。

溜板與滑枕通過絲杠驅動系統可在橫梁上左右移動( 見圖 1) ，在單個導軌面上溜板與橫梁有左右 2 個接觸面，同立柱導軌一樣，橫梁靜壓導軌的各接觸面也均為靜壓油支撐，通過壓板等可保證溜板緊貼橫梁的導軌面。