[发明专利]一种提高高架桥式龙门机床横梁横向刚度的设计方法

摘要

本发明公开了一种提高高架桥式龙门机床横梁横向刚度的设计方法，属于高架桥式龙门机床制造领域。对高架桥式龙门机床横梁进行了的静力分析，高架桥式龙门机床的动力学分析，横梁的模态分析；横梁水平0.5g加速度的变形分析；本发明更具体地针对此类机床横梁的结构和筋板结构的优化设计，提出一种提高高架桥式龙门机床横梁横向刚度的设计方法。该发明的提出可降低此类机床的整机重量，提高横梁的横向刚度，进而提高机床的整体刚度，最终提高机床切削速度和综合性能。

主权项

1.一种提高高架桥式龙门机床横梁横向刚度的设计方法，步骤一：高架桥式龙门机床横梁静力分析；首先对高架桥式龙门机床横梁进行三维建模，因为横梁整体采用焊接结构，为了满足焊接结构刚度不足的问题，首先加厚了横梁结构前后两侧的壁厚，其次，设计与横梁截面平行和垂直的筋板；将建立好的三维模型导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中；对其进行静力学分析；横梁材质为钢材Q235，溜板及滑枕材质为灰铸铁HT300，使用Solid186单元进行网格划分，单元尺寸设置为50mm；模拟横梁真实工况设置约束条件为：横梁两端与滑座接触面处竖直方向Z向进行约束；在横梁一端安装电机的位置处添加柱坐标系，将水平Y向即柱坐标X向进行约束；横梁另一端对称位置只约束水平Y方向；这三个约束形式，能够保证横梁静力分析精确求解；当滑枕和溜板装配在移动式定梁龙门框中部位置时，模拟横梁所受垂向力极限情况下的静力变形，分析其垂直Z向的最大变形量；步骤二：高架桥式龙门机床横梁的动力学分析；步骤2.1：高架桥式龙门机床横梁的模态分析；只从静力方面分析横梁的特性是不够的，需要进一步分析其动态特性；对横梁自由模态进行分析，由于横梁的前几阶固有频率对横梁性能影响最大，本方法选择所设计横梁的前三阶模态，进而得到其固有频率；步骤2.1：高架桥式龙门机床横梁横向0.5g加速度的变形分析；根据机床性能要求横梁需要在接近0.5g加速度下运行，在不考虑横梁自重的情况下分析0.5g恒加速度极限情况下的横梁结构的稳态变形；在横梁水平方向直接作用一个0.5g恒加速度力场，模拟横梁在0.5g加速度启动过程，加速度突然从零变到0.5g，在水平方向的变形情况；分析横梁在极限情况下变形量是否满足性能要求。