[发明专利]移动式定梁龙门框十字交叉形筋板的设计方法

摘要

本发明公开了移动式定梁龙门框十字交叉形筋板的设计方法，属于移动式定梁龙门机床制造领域。十字交叉形筋板结构的移动式定梁龙门框静力分析，十字交叉形筋板结构的移动式定梁龙门框的动力学分析，定梁龙门框的模态分析；定梁龙门框水平0.5g加速度的变形分析；十字交叉形筋板结构的移动式定梁龙门框的振动测试实验；对定梁龙门框采用锤击法进行水平激励；对定梁龙门框采用锤击法进行竖直激励。本发明更具体地针对此类机床横梁筋板结构的优化设计，提出一种焊接型横梁的十字交叉形筋板结构。该发明的提出可降低此类机床的整机重量，提高机床的整体刚度，进而提高机床切削速度和综合性能。

主权项

移动式定梁龙门框十字交叉形筋板的设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，步骤一：十字交叉形筋板结构的移动式定梁龙门框静力分析；首先对移动式定梁龙门框进行三维建模，因为横梁整体采用焊接结构，而斜向隔板能提高抗弯刚度，又能提高抗扭刚度，为了满足焊接结构刚度不足的问题，除设计与横梁截面平行的筋板外，十字交叉的筋板为厚度10mm的钢板由横梁截面对角交叉形成，筋板长度与横梁长度一致；将建立好的三维模型导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中；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40mm；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；步骤二：十字交叉形筋板结构的移动式定梁龙门框的动力学分析；步骤2.1：定梁龙门框的模态分析只从静力方面分析定梁龙门框的特性是不够的，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定梁龙门框性能影响最大，本方法选择十字交叉形筋板结构的横梁的前三阶模态，进而得到其固有频率；步骤2.1：定梁龙门框水平0.5g加速度的变形分析根据机床性能要求定梁龙门框需要在接近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定梁结构的稳态变形；在定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；步骤三：十字交叉形筋板结构的移动式定梁龙门框的振动测试实验；步骤3.1：对定梁龙门框采用锤击法进行水平激励将定梁龙门框用吊车吊起，定梁龙门框的下端与地面之间悬空，此时，定梁龙门框处于自由模态；首先测定梁龙门框的水平方向模态，将加速度传感器安装在横梁前导轨和下导轨面的X方向上，每个导轨面上均匀分布6个传感器；测试时，采用信号采集分析仪器进行数据的采集与处理分析，用锤击法测试横梁X向的模态；每次试验力锤锤击次数为50次，设置采样频率为1024Hz，分辨率为0.5；最后，将得到的所有测点的数据用matlab软件编程处理，得到各测点X方向的频响函数并由LMS系统软件得到测点X方向的振型图；步骤3.2：对定梁龙门框采用锤击法进行竖直激励在自由模态下，测试竖直方向的模态，将加速度传感器安装在横梁前导轨和下导轨面的Z方向上，每个导轨面上均匀分布6个传感器；测试时，采用信号采集分析仪器进行数据的采集与处理分析，用锤击法测试横梁Z向的模态；每次试验力锤锤击次数为50次，设置采样频率为1024Hz，分辨率为0.5；同样，将得到的所有测点的数据用matlab软件编程处理，得到各测点Z方向的频响函数并由LMS系统软件得到测点Z方向的振型图。