桥式车铣加工中心横梁的设计研究.pdf

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1、设计与研究D吲gnandReSearch桥式车铣加工中心横梁的设计研究4隋连香①刘丽芳②王晶②(①沈阳理工大学，辽宁沈阳110168；②沈阳机床集团公司，辽宁沈阳110142)摘要：利用有限元方法对桥式车铣加工中心的主要移动件一横梁进行了建模和动态分析，并依据振动模态相对变形的大小和形式，研究比较了当横梁采用不同的筋板布局对其动态特性的影响，使设计后的横梁不但具有较好的动态性能。而且结构得到了优化。保证了该机床的高精度。关键词：横梁动态分析优化设计中图分类号：THl22：TG547文献标识码：ADesignandstudyOfthebr．dgetypeturning—m_II_ngcente

2、rbeamSUILianxiang①，LIULifang②，WANGJing②(①shenyangLigonguniversity，shenyang110168，cHN；(萤ShenyangMachineToolGmupcorp．，shenyang110142，CHN)Abstract：Inthispaper，themodelofthebeamwhichisthemainmobilepieceoffhebridgetum—millingcenterissetupanditsdynamicanalysisismadebasedonthe6niteelementmethod．Andtheinnu

3、enceondy—namiccharacteristicswhenthedifrerentmuscleboardlayoutsadoptedbythebeamisstudiedbasedonthesizeandofrelativedeformationofthevibrationmode，notthetypeonlygooddynamicperfomancewaspossessed，butalsothestlllcturewasgotoptimizedandthehighaccuracyofthismachinewasenrsured．Keywords：Beam；DynamieAnalysi

4、s；OptimizationDes唔n随着科学技术的快速发展，普通的三轴数控机床X、l，、z三轴的高速移动。横梁沿床身导轨往复运动已满足不了人们对加工零件的更高要求⋯。面对我为x轴，滑鞍沿横梁左右移动为y轴，滑枕沿滑鞍上国对大型数控机床这一关键装备的迫切需求旧。设计下移动为z轴。x、l，、z轴均由西门子交流伺服电动了该桥式五轴联动车铣加工中心。因车铣加工是一种机驱动。在y轴方向上采用双横梁的结构形式，易于新的切削加工方法，在车铣加工中心上可完成车削、铣实现受力的平衡和受载荷的均匀。y轴前横梁9和】，削、钻镗等复杂工序加工。3J，尤其对大型回转体的高轴后横梁8通过导向键和螺栓固定成一体(简称为

5、l，速切削及弱刚度回转体的精加工有其独特的优势HJ。轴横梁)，该横梁水平方向布置，并安装在2个x轴滚在设计过程中，对该机床的结构和精度提出了较高的动导轨上面。机床总体布局见图1。要求。作为该机床的主要移动件一横梁，它对提高机2构件的动力学模型床的动态特性和加工精度影响很大，所以对横梁的动态特性和结构进行分析研究至关重要。本文借助AN．因采用床身横梁移动结构，横梁沿床身导轨往复sYS软件对横梁建立有限元模型，找出横梁在不同参运动，滑鞍沿横梁左右移动，滑枕沿滑鞍上下移动。最数下动力学特性上的优缺点，并对不同模型的动态特初设计思路为：后横梁8和前横梁9为铸造箱体结构，性进行分析，重点考虑机床零部件

6、的动态特性对整机相对一侧、底侧均开有消失模铸造的工艺孔，内部设有性能的影响，实现对该横梁的最优化设计。垂直筋板支撑，筋板上也有铸造工艺孑L；但为提高其运动的灵活性，确保机床的加工精度，横梁设计采用焊接1机床简介型式。横梁长5800mm，宽1850mm，高1700mm。本机床采用高架式横梁移动框架结构，用于实现前横梁、后横梁外壁厚均为25mm，筋板厚20mm。}国家863计划(2003AA424020)·88·固’t≮i二豢≠’等等￡⋯c平弗lu删DesignandR绷咖设计与研究其内部的加强筋结构和布局不合理。因设计要求前后横梁外形尺寸一致，故在前横梁外形尺寸不变的情况F，应对其内部加强筋的

7、结构和布局做相应的调整和修改，并提出以下几种改进方案。下面将重点分析其内部加强筋数目和布局的变化对其结构动态特性的影响。3改进后的模型因对零件内部加强筋布局的调整可以改变其动力学特性：5J。故对前横梁9内部加强筋的布局进行了如下调整。改进后，前横梁仍采用封闭结构。外壁使用厚30mm的钢板，内部加强筋用厚20mm的钢板。为保证与其它相关联件的有效配合，结构不变，尺寸不变，改1～床身；2一刀厍；3一底腰：4一电动