大型五轴联动加工中心横梁结构设计.pdf

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1、2012年7月机床与液压Ju1．2012第40卷第13期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．13．034大型五轴联动加工中心横梁结构设计王艳青，仲高艳，常永标，刘国鑫，张在春(1．南京农业大学工学院，江苏南京210031；2．昆山德纳普数控科技有限公司，江苏昆山215300)摘要：根据大型五轴联动加工中心高效、高精度的加工要求，设计出横梁板筋的类桁架结构形式，该结构连接点少、刚度大，可提高机床的加工性能；设计出4种不同结构的横梁，并通过有限元分析软件An

2、sys分别对其进行静力学分析，得出各结构在、Y、z3个方向上的最大变形量；通过对质量、刚度和使用性能的比较得出最优结构，该结构质量为1818kg，、Y、2方向上的最大位移变形值分别为0．045、0．031、0．148mm，总体变形值为0．154mm。关键词：五轴联动加工中心；横梁结构；有限元分析中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)13—114—4DesignofBeamStructuresforLargeFive-axisMachiningCenterWANGYanqing，ZHONGGaoyan，CHANGY

3、ongbiao，LIUGuoxin，ZHANGZaichun(1．CollegeofEngineering，NanjingAgriculturalUniversity，NanjingJiangsu210031，China；2．KunshanDynaproTechnologyCo．，Ltd，KunshanJiangsu215300，China)Abstract：AstructuresimilartotrussinthebeamligamentWaSdesignedaccordingtothehisheficientandhJghprecisionma—

4、chiningrequirementsforlargefive—axismachiningcenter．Thisstructurehaslessconnectionpoint，greaterstiffness，andcanincreasethestiffnessofthemachinetools．Fourdifferentbeamstructuresweredesigned，andthefiniteelementanalysissoftwareAnsyswasusedtoanalyzetheirstaticcharacteristics．Themax

5、imumdeformationsinthreedirections，Y，wereobtained．Theoptimalstructurewasgottencomparingwithotherstructuresthroughmass，stiffnessandperformance．Itsmassis1818kg，anditsmaximumdeforma—tionsin，Y，directionsare0．45，0．031and0．148mmrespectively．Thetotaldeformationis0．154mm．Keywords：Five-a

6、xismachiningcenter；Beamstructure；Finiteelementanalysis大型五轴联动加工中心具有加工跨距大、效率行静力学分析。高、刚度好等特点，适合于大型零件的加工。它1加工中心总体布局是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、图1所示为大型五轴联动加工中心示意图，主要汽轮机转子、大型柴油机曲轴等重要产品加工的唯一由横梁、滑枕、主轴箱、侧梁、立柱等结构组成。手段。其在复杂空间曲面上进行高精度加工的能力，l一主轴箱更适宜汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。4卜滑枕国内外许多专家对大型五轴联动加工中心设计的关键

7、53一横粱技术进行了研究和分析，研究表明：大型五轴联动加4_导轨工中心均不同程度地存在着质量大、承载能力低、精5_-立柱度不高、负荷低等缺点，不能完全满足大型机床发展的整体需求。对大行程(行程大于30m)的五轴联动加工图1大型五轴联动加工中心结构简图中心，目前国内厂家尚无能力独立设计。作者设计出与传统工作台固定的龙门机床相比，工作台和工大型五轴联动加工中心横梁板筋的类桁架结构形式和件均固定不动，龙门立柱从龙门架中分离出来，可加4种不同结构的横梁，并通过有限元分析软件对其进工高度上和质量上变化较大的各种工件及超长型零收稿日期：2011—06～21基金项

8、目：昆山市科技成果培育项目(KH1003)作者简介：王艳青，女，硕士研究生，研究方向为数控机械设备。E—ma