[发明专利]一种动梁式龙门加工中心长型立柱及其优化设计方法

说明书

本发明提供了一种动梁式龙门加工中心长型立柱及其优化设计方法，属于龙门加工中心领域，其优化方法包括以下步骤：导轨安装面设计方案，确定安装面数目和间距，建立简化的立柱受力参数化模型，优化计算获取立柱初始轮廓和主要尺寸；侧板和底板开孔优化设计，确定底板上地脚螺栓孔的数目和分布；立柱筋板的优化设计，建立筋板拓扑模型的优化区；确定优化分析类型参数；对立柱筋板的优化区进行优化，根据拓扑优化结果，提取其轮廓，通过适当的修改得到新型的筋板分布和结构。本发明在满足受力要求，减轻结构自重的前提下能够寻得最优的结构布置，设计出来的新型立柱较传统设计具有结构刚度高，材料用量少，自重轻的优越性。

技术领域

本发明涉及龙门加工中心领域，具体而言，涉及一种动梁式龙门加工中心长型立柱及其优化设计方法。

背景技术

数控机床广泛应用于国防、航空航天和国民经济各部门，是自动化加工最基本的装备，数控机床的数量及其在生产装备中所占的比例，标志着一个国家工业现代化的水平，也关系到国家的安全和工业生产能否健康地增长。随着国内外市场竞争的日益加剧和客户需求的多样化、个性化，迫使企业不断地采用新技术，在较短的时间内设计出性能优良的加工中心，以满足快速响应市场的要求。拓扑优化技术能够在给定的设计空间内寻求最优的材料分布。通过拓扑优化分析，设计人员可以全面地了解零件的结构和功能特征，可以有针对地对总体结构和具体结构进行设计。

尤其是在产品设计初期，仅凭经验和想象进行零件的结构设计是不够的。只有在适当的约束条件下充分利用拓扑优化技术进行分析，并综合丰富的设计经验，才能设计出满足最优技术条件和工艺条件的零件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动梁式龙门加工中心长型立柱，具有更轻的质量和更好的结构。

本发明的目的在于提供一种动梁式龙门加工中心长型立柱优化设计方法，以得到质量更轻、刚度更好的结构。

本发明是这样实现的：

基于上述的第一目的，本发明提供了一种动梁式龙门加工中心长型立柱，包括第一端板、第二端板、底板、顶板和两个侧板，所述第一端板和所述第二端板相对设置，两个所述侧板相对设置，且两个所述侧板分别位于所述第一端板和所述第二端板之间，两个所述侧板上分别是有多个通孔，所述底板安装于所述侧板的底部，所述顶板安装于所述侧板的底部，所述顶板上设置有导轨安装面。

在本实施例的一种实施方式中：所述顶板的宽度大于所述底板的宽度，两个所述侧板平行设置，所述顶板与其中一个所述侧板通过连接板连接，所述连接板倾斜设置。

在本实施例的一种实施方式中：所述第一端板包括第一板和第二板，所述第一板与所述第二板倾斜设置，所述第一板与所述第二端板平行设置，所述第二板位于所述第一板与所述顶板之间，所述第二板沿所述底板朝向所述顶板的方向向外倾斜。

在本实施例的一种实施方式中：所述顶板上设置有凹槽，所述凹槽沿所述顶板的长度方向延伸，所述凹槽的两侧分别为两个所述导轨安装面。

在本实施例的一种实施方式中：所述动梁式龙门加工中心长型立柱还包括多个筋板，多个所述筋板纵横设置，多个所述筋板位于两个所述侧板之间，且所述筋板与所述侧板垂直设置。

在本实施例的一种实施方式中：纵横交错的多个所述筋板形成多个空腔，多个所述空腔分别与所述侧板上的通孔对应设置。

基于上述的第二目的，本发明还提供了一种动梁式龙门加工中心长型立柱优化设计方法，包括如下步骤：

步骤S100：导轨安装面设计方案，确定安装面数目和间距，建立简化的立柱参数化模型，根据立柱实际承载情况确定其边界条件，优化计算，获取立柱初始轮廓和主要尺寸；