超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化
某超重型数控动梁龙门移动镗铣床正视图及各轴方向如图 1 所示［1］，其机床基础件如床身、滑座、立柱、横梁、工作台等基础件均采用树脂砂造型高强度铸铁，平面镗铣头哪个牌子好，并经时效处理，连接梁采用高刚性焊接件。龙门框架由左右立柱、连接梁等组成，左右立柱上端与连接梁紧固连接，立柱下端直接与滑座紧固连接，形成高刚度的龙门框架结构。图 1 中 Y 轴: 横梁与溜板，Z 轴:溜板与滑枕。动梁龙门横梁上配置有一个大功率的交流调速滑枕式镗铣头，滑枕式镗铣头通过溜板与横梁连接。
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横梁导轨由两条主( 正) 导轨，滨州平面镗铣头，一条侧导轨及若干辅助导轨组成。根据超重型数控龙门移动镗铣床的技术规格及参数要求，移动龙门两立柱之间的跨距要求为 10 m，动梁龙门 Y 轴行程为 12 m。因此，设计动梁横梁体总长度为 14 m。如此长的横梁体结构，传统横梁结构形式已经不能满足其性能规格要求。高刚性是超重型数控龙门移动镗铣床横梁体设计过程中的关键之一，特别是动梁龙门上的横梁体，还要相对工件在立柱导轨上移动，对其性能要求就更高。一般横梁的变形会随溜板和滑枕在横梁上不同位置而发生改变。
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但是目前对超重型数控龙门移动镗铣床中超长横梁刚度优化等研究比较少，因此有必要对其进行进一步研究。
2 超重型数控龙门移动镗铣床横梁有限元优化分析
超重型数控龙门移动镗铣床横梁受力结构为两点简支梁支承，影响横梁变形的因素主要包括: 横梁、溜板和滑枕由于自身重力产生的对横梁的压力及机床所受切削负荷及其本身的热变形等，由于切削负荷和热变形要远小于由于重力产生的变形，因此一般忽略其对横梁变形的影响。除横梁本身的重量外，平面镗铣头多少钱，还要考虑溜板、滑枕式镗铣头等移动部件从横梁一端移动到中部时重力引起横梁的变形。由于在横梁上滑枕式镗铣头是悬臂结构，平面镗铣头供应商，其重力会引起横梁的向前倾覆。
超重型数控龙门移动镗铣床中横梁上外载荷变化慢，横梁处于静态，因此应用有限元方法来进行静态分析。
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