加工中心 鉆攻中心

前言：

機床輕量化技術(shù)是指在確保機床剛度和加工精度的前提下， 減輕機床重量， 降低機床使用時能量的消耗 橫梁作為定梁動柱龍門式機床的主要移動部件， 更是機床輕量化設(shè)計的重點 國內(nèi)外橫梁的輕量化研究主要集中在兩個方面［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)計是根據(jù)算法合理分配優(yōu)化對象( 比如尺寸等設(shè)計參數(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)計擺脫了對經(jīng)驗的盲目依賴［2-3］ 拓撲優(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)計空間內(nèi)， 尋求材料分布， 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重動靜態(tài)性能提高的目標(biāo)［4-6］

本文擬從結(jié)構(gòu)上對橫梁進行輕量化研究， 并基于拓撲優(yōu)化模型， 調(diào)整橫梁筋板布置， 完成剛度的設(shè)計， 同時需要降低橫梁自重 通過對機床橫梁結(jié)構(gòu)進行拓撲優(yōu)化設(shè)計， 提出一種降低自重 提高綜合性能的設(shè)計方法， 對于推進結(jié)構(gòu)優(yōu)化在工程實際中的應(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

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 工作臺固定， 橫梁 滑座滑枕移動的定梁動柱龍門式結(jié)構(gòu)， 主要結(jié)構(gòu)包括橫梁 滑箱 滑柱 床身 工作臺及兩種刀庫， 總體布局如圖 1 所示