大型龙门式加工中心横梁筋板设计与分析.pdf

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1、２０１１年１１月机床与液压Ｎｏｖ２０１１第３９卷第２２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ３９Ｎｏ２２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１１２２０１２大型龙门式加工中心横梁筋板设计与分析唐振宇１，李锻能２（１广州航海高等专科学校，广东广州５１０７２５；２广东工业大学机电工程学院，广东广州５１００９０）摘要：大型龙门式加工中心的龙门式结构中，横梁是其关键部件之一，起着连接滑座、滑鞍等关键部件的作用，而横梁自身的设计结构及布局决定了其静、动态特性，其中横梁筋板的动、静态特性直接关

2、系到加工中心的整机性能。对大型龙门式加工中心常用的４种筋板结构横梁的静、动态特性进行仿真分析，结果表明，Ｏ型筋板结构横梁的静、动态特性最优。采用Ｏ型筋板横梁的龙门式加工中心的整机性能更好，可更好地保证机床加工精度和效率。关键词：龙门加工中心；横梁筋板设计；静动特性分析中图分类号：ＴＨ１２２文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１１）２２－０４０－３ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＢｅａｍＳｔｉｆｆｅｎｅｄＰｌａｔｅｓｏｆＬａｒｇｅＧａｎｔｒｙＭａｃｈｉｎｅＣｅｎｔｅｒ１２ＴＡＮＧＺｈｅｎｙｕ，ＬＩＤｕａｎｎｅｎｇ（１

3、ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭａｒｉｔｉｍｅＣｏｌｌｅｇｅ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０７２５，Ｃｈｉｎａ；２ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１００９０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅａｍｉｓｏｎｅｏｆｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｇａｎｔｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｌａｒｇｅｇａｎｔｒｙｍａｃｈｉｎｅｃｅｎｔｅｒ，ｌｏｃａｔｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｌｉｄｅｒｅｓｔａｎｄｔｈｅｓｌｉｄｅｓａｄｄｌｅ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄａｒｒａ

4、ｎｇｅｍｅｎｔｏｆｂｅａｍｄｅｃｉｄｅｉｔｓｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄｔｈｅｎ，ｔｈｅｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔｉｆｆｅｎｅｄｐｌａｔｅｓｏｆｂｅａｍｄｉｒｅｃｔｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｃｈｉｎｅｃｅｎｔｅｒ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｅａｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｆｏｃｕｓｅｓｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａ

5、ｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＯｔｙｐｅｓｔｉｆｆｅｎｅｄｐｌａｔｅｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｔｈｅｂｅｓｔｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＴｈｅｉｎｔｅｇｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｗｉｔｈＯｔｙｐｅｓｔｉｆｆｅｎｅｄｐｌａｔｅｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｅａｍａｒｅｂｅｔｔｅｒａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃａｎｂｅｅｎｓｕｒｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇａｎｔｒｙｍａｃｈｉｎｅｃｅｎｔｅｒ；Ｄｅｓｉｇｎｏｆｂｅａｍｓｔｉｆｆ

6、ｅｎｅｄｐｌａｔｅｓ；Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ随着科学技术的不断发展，数控机床正朝着高速龙门式高速加工中心结构形式，一种为龙门架移动式度、高精度、高综合性能方向发展。高速数控机床以结构，另一种为高架桥式结构，高架桥式结构机床横高切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征，梁部件的质量更轻，更适合高速加工的要求。大型龙研究和开发出性能优良的超高速机床，是实现高速加门式加工中心的龙门式结构中，横梁是其中的关键部工的前提和关键，也是当前高速加工技术的研究热件之一，起着连接滑座、滑鞍

7、等关键部件的作用，横点。龙门式加工中心是现代大型工件加工机床中比较梁自身的设计结构及布局决定了其动、静态特性，而经济的一种机床，通常能够实现轮廓铣削、曲面加横梁筋板的动、静态特性又直接关系到加工中心的整工，并能获得较高的加工精度和表面质量。传统龙机性能。要提高机床的加工效率、精度，必须考虑机门机床的进给运动方式是主轴箱在横梁上作横向运床结构的静动态特性，寻找有效的方法来降低振动对动，实现ｙ方向的进给运动，主轴上下运动实现ｚ加工过程的影响。主要包括两条途径［１－２］：（１）确定方向的进给运动，ｘ方向的进给则由工作台运动来并消除振源；（

8、２）减少振动对加工工件的影响。由完成。于振源是客观存在的，不容易消除，一般采用第二条随着高速高精度镗铣加工技术的发展，常常要对途径来提高机床结构的动态性能。具体方法是：（１）大型整体零件或几何形状复杂的型面进行加工。传统改善机床结构，