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1 引言

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床正朝著高速度、高精度、高綜合性能方向發(fā)展[1]。橫梁移動式龍門加工中心跨距大，效率高，可進行五面體加工，從而獲得較高的加工精度和表面質(zhì)量，適用于大型零部件的加工，廣泛的應用于汽車制造、船舶機械、大型模具等行業(yè)中。隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，對產(chǎn)品加工質(zhì)量及加工精度要求也在不斷提高，構(gòu)成了對機床性能更高的要求。橫梁原理，模仿睡蓮葉脈結(jié)構(gòu)設(shè)計了機床橫梁筋板結(jié)構(gòu)，使橫梁靜動態(tài)特性得到有效提高；文獻[6]對重型龍門鏜銑床橫梁受力情況進行了分析并設(shè)計分析了三種外形尺寸的橫梁，通過對橫梁自身剛度和橫梁變形折算至刀尖位移的分析，為橫梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了計算方法與依據(jù)。文獻[7]以橫梁底板厚度、橫梁壁厚、導軌寬度、筋板厚度為優(yōu)化設(shè)計變量，采用靈敏度分析方法找出影響橫梁性能的關(guān)鍵因素，最后對橫梁進行多目標優(yōu)化設(shè)計，對比優(yōu)化前后橫梁各性能參數(shù)，證明優(yōu)化設(shè)計后的橫梁具有良好的性能。

針對橫梁關(guān)鍵結(jié)構(gòu)：筋板結(jié)構(gòu)和上導軌支撐筋板結(jié)構(gòu)，結(jié)合企業(yè)橫梁移動式龍門加工中心橫梁筋板結(jié)構(gòu)，另外設(shè)計了7種橫梁筋板結(jié)構(gòu)，運用有限元軟件對8種橫梁結(jié)構(gòu)進行了靜動態(tài)特性有限元分析，篩選出相對優(yōu)秀的方案進行二次優(yōu)化設(shè)計，即對橫梁上導軌懸臂支撐筋板進行了傾斜設(shè)計，對比上導軌懸臂支撐結(jié)構(gòu)傾斜設(shè)計與非傾斜設(shè)計的橫梁靜動態(tài)特性參數(shù)，篩選出最優(yōu)設(shè)計方案，為橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)與方法參考。

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結(jié) 論

（1）通過兩次優(yōu)化設(shè)計，即設(shè)計并分析了8種筋板結(jié)構(gòu)橫梁的靜態(tài)特性，初步篩選出6種設(shè)計方案；對6種設(shè)計方案進行二次優(yōu)化設(shè)計，將橫梁上導軌懸臂支撐筋板傾斜45°設(shè)計并進行有限元分析。其中井型筋板結(jié)構(gòu)的橫梁為最優(yōu)方案，相比于原結(jié)構(gòu)方案，井型筋板結(jié)構(gòu)橫梁質(zhì)量減輕了329kg，總位移形變降低了8.98%，一階固有頻率提高了2.40%，橫梁各項性能得到提高。

（2）橫梁因自重引起的變形量占總位移形變量的45.1%，說明橫梁自重對橫梁彎曲變形影響較大，在優(yōu)化設(shè)計中應該將橫梁質(zhì)量作為評價優(yōu)化設(shè)計優(yōu)劣的重要指標。對橫梁筋板結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，其主要作用是減輕橫梁質(zhì)量且平均質(zhì)量減輕247.2kg；對上導軌懸臂支撐筋板傾斜設(shè)計，其主要作用是降低橫梁彎曲變形且平均降幅達8.1%，結(jié)合兩種方法可以有效的提高橫梁性能。

龍門加工中心移動橫梁關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

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