加工中心 鉆攻中心

前言：

機(jī)床輕量化技術(shù)是指在確保機(jī)床剛度和加工精度的前提下， 減輕機(jī)床重量， 降低機(jī)床使用時(shí)能量的消耗 橫梁作為定梁動(dòng)柱龍門式機(jī)床的主要移動(dòng)部件， 更是機(jī)床輕量化設(shè)計(jì)的重點(diǎn) 國(guó)內(nèi)外橫梁的輕量化研究主要集中在兩個(gè)方面［1］: 一是通過改變結(jié)構(gòu)材料降低自重， 如以焊接結(jié)構(gòu)代替鑄造結(jié)構(gòu) 采用鋁合金 新型復(fù)合材料等代替鋼和鑄鐵; 二是改變結(jié)構(gòu)形式， 尋求的截面形狀 筋板布置 減重孔形狀 近年來興起的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是根據(jù)算法合理分配優(yōu)化對(duì)象( 比如尺寸等設(shè)計(jì)參數(shù) 形狀 材料) 以保證橫梁整體的剛度 模態(tài)等特性， 從而讓橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擺脫了對(duì)經(jīng)驗(yàn)的盲目依賴［2-3］ 拓?fù)鋬?yōu)化是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一種， 通過將單元離散， 并賦予偽密度值，在設(shè)計(jì)空間內(nèi)， 尋求材料分布， 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重動(dòng)靜態(tài)性能提高的目標(biāo)［4-6］

本文擬從結(jié)構(gòu)上對(duì)橫梁進(jìn)行輕量化研究， 并基于拓?fù)鋬?yōu)化模型， 調(diào)整橫梁筋板布置， 完成剛度的設(shè)計(jì)， 同時(shí)需要降低橫梁自重 通過對(duì)機(jī)床橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)， 提出一種降低自重 提高綜合性能的設(shè)計(jì)方法， 對(duì)于推進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化在工程實(shí)際中的應(yīng)用具有重要研究意義

1 加工中心整體布局及焊接橫梁初始模型設(shè)計(jì)

1． 1 加工中心整體布局

大型鋁材構(gòu)件高速高效加工中心主要應(yīng)用于軌道交通 船舶 航空航天用大型鋁材構(gòu)件加工領(lǐng)域， 該加工中心采用床身 工作臺(tái)固定， 橫梁 滑座滑枕移動(dòng)的定梁動(dòng)柱龍門式結(jié)構(gòu)， 主要結(jié)構(gòu)包括橫梁 滑箱 滑柱 床身 工作臺(tái)及兩種刀庫(kù)， 總體布局如圖 1 所示