機床支承件靜剛度特性及其評價模型研究.pdf

1、隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，機床已滲透到制造業(yè)的各行各業(yè)，數(shù)控機床的性能水平和精密程度是衡量制造技術水平的重要標志，其各個組成支承件的性能更是影響整機性能的關鍵，合理設計支承件結(jié)構是提高機床性能的重要途徑。本文綜合結(jié)構設計研究基礎，建立涵蓋物理模型建立、概念模型建立、主體結(jié)構設計、性能分析評價四大模塊的機床支承件結(jié)構設計方法，用于指導支承件的結(jié)構設計，可達到事半功倍的效果。
　　某型號立式銑車復合加工中心是某機床廠設計生產(chǎn)的高性能、高

2、精度產(chǎn)品，其組成支承件橫梁長達17m且處于簡支狀態(tài)，在外力作用下容易產(chǎn)生比較大的形變，是影響整機加工精度的薄弱環(huán)節(jié)，目前只能依靠控制系統(tǒng)進行調(diào)整。本次設計目的是在保證橫梁靜剛度性能的前提下達到輕量減重，使得整機加工精度進一步提高。
　　物理模型研究是支承件設計方法的基礎，后續(xù)設計需要在物理模型基礎上進行。建立橫梁幾何實體模型，計算橫梁承載的有限元載荷，模擬實際工況施加彈性約束，最后通過單元尺寸靈敏度分析確定合適的網(wǎng)格尺寸，完成橫梁

3、物理模型的建立。
　　設置優(yōu)化三要素，對橫梁物理模型進行拓撲優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果建立表示材料分布的橫梁概念模型，指導橫梁的結(jié)構設計。從外形特征、隔板特征、筋板特征等方面對橫梁進行設計，建立X+V形筋板單元，使得橫梁質(zhì)量從138t減重到124t，整體減重8％左右。
　　支承件靜剛度性能評價模塊在機床設計領域占有重要地位，對支承件靜剛度性能作出有效合理的評價是支承件設計的關鍵所在。本文建立的性能評價方案采用“單一變量法”，模擬支承