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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。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。

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2． 2 建立橫梁體有限元模型

運用 Siemens PLM Software NX7． 5 軟件高de 級分析模塊建立橫梁有限元分析模型，為了減少有限元網格數量和歧異網格的生成，針對橫梁體上對分析結果影響不大的圓角、小孔和臺階等結構作一定的簡化處理( 即忽略不計) ; 采用 10 節點四面體有限單元網格對橫梁體有限元模型進行網格劃分，劃分結果為: 橫梁部件中的單元數目為 328 149，節點數目為 397 719。橫梁體有限元劃分結構如圖 4 所示。

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

橫梁導軌由兩條主( 正) 導軌，一條側導軌及若干輔助導軌組成。根據超重型數控龍門移動鏜銑床的技術規格及參數要求，移動龍門兩立柱之間的跨距要求為 10 m，動梁龍門 Y 軸行程為 12 m。因此，設計動梁橫梁體總長度為 14 m。如此長的橫梁體結構，傳統橫梁結構形式已經不能滿足其性能規格要求。高剛性是超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁體設計過程中的關鍵之一，特別是動梁龍門上的橫梁體，還要相對工件在立柱導軌上移動，對其性能要求就更高。一般橫梁的變形會隨溜板和滑枕在橫梁上不同位置而發生改變。