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河南机床床身结构综合优化设计技术

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河南机床床身结构综合优化设计技术

发布日期:2017-01-13 作者:商都机电小编 点击:

       河南数控机床向高速度、高精度、高效率的方向发展,必然要求机床的加工性能和较轻的重量。床身作为机床的关键部分零部件,其结构性能直接影响机床的加工性能。结构性能包括静、动态特性和热特性,其中动态特性的提高对降低床身振动 具有很大的意义。

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       针对目前常用的内部布置加筋板的箱型床身结构,提出一种同时考虑床身结构的动静态刚度和经济性的综合优化技术。由于床身结构的动静态刚度和质量与支撑垫铁的位置、内部加强筋板布局以及各构件的厚度尺寸有关,提出的综合优化设计技术包括以下3个层次:

       1、首先以结构的最大静动态刚度最优为设计目标,对床身结构的垫铁位置进行优化;

       2、其次在多工况情况下,以结构的最大静态刚度最优为设计目标,对床身结构的内部加筋板布局进行优化;

       3、最后以结构质量最小,以结构的动静态刚度为约束条件,对构件的尺寸进行优化。优化结构表明,采用提出的设计方法,在床身结构质量减小24.48%的情况下,结构的一阶固有频率提高7.83%,结构的导轨静变形有所变差,中间段偏离零线0.5 μm左右,但并不影响加工精度,可通过预修正来抵消变形,说明了提出的设计方法的有效性。

       为了克服床身静态设计的不足,体高床身的动态特性,研究了床身的动刚度薄弱环节,研究表明选择合适的元结构和筋板布局可以提高结构的固有频率并降低重量、节省材料。

       河南机床厂家表示:机床床身是机床的基础大件,起着支撑和连接工作台、砂轮架等关键零部件的作用,并与整机性能有着密切关系,是机床的核心部件之一,因此床身的设计需要满足刚度大、变形小、抗振性强等性能要求。机床床身内部布置的加强筋板和支撑位置都对床身机械性能有重要影响。现有的床身设计方法一般根据经典的材料力学理论,结合设计者的经验进行设计或在已有的床身结构基础上进行改进设计,床身设计追求高动静刚度。使得磨床床身结构存在形式单一、结构复杂、耗材多、成本高等问题, 因此进行床身轻量化设计研究十分必要。


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