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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，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---速滑枕式镗铣头，滑枕式镗铣头通过溜板与横梁连接。

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

结合超重型数控龙门移动镗铣床中横梁与立柱、丝杠螺母副的实际装配情况，对相应接触面进行约束其对应的自由度，约束条件为横梁两端固定，动梁横梁体自由度约束见图 6 所示。横梁的边界条件和受力横梁的上下运动( z 向) 是通过丝杠驱动。通过压板，精密镗铣头，横梁紧贴在立柱的导轨面，静压导轨接触面处由静压油支撑，静压油支撑刚度大。因此，精密镗铣头供应商，在横梁上下移动的情况下，其 x 向接触面和 z 向接触面完全固定，在有限元建模中，此处 x 方向和 z 方向施加单方向的约束。横梁 y 方向两端运动固定，因此，在有限元模型中约束也按照实际情况施加。

溜板与滑枕通过丝杠驱动系统可在横梁上左右移动( 见图 1) ，在单个导轨面上溜板与横梁有左右 2 个接触面，同立柱导轨一样，横梁静压导轨的各接触面也均为静压油支撑，通过压板等可---溜板紧贴横梁的导轨面。