极限状态下作用于大型切削机床主轴的最大切削载荷

提供极限状态下作用于切削机床主轴的最大切削载荷是开展机床传动系统及机床结构重要零部件强度和刚度校验的必要条件。本文着重介绍某大型数控切削机床极限参数的确定以及极限状态下机床主轴最大切削载荷之计算方法。本文所涉内容对同类型机床的设计、强度及刚度校验等具有实际参考价值。     

铣车复合加工中心动横梁工作载荷的确定

确定铣车复合加工中心动横梁的工作载荷是着手开展横梁结构强度和刚度校验以及优化横梁结构设计的必要前提。着重介绍了极限进给切削状态下该机床横梁工作载荷的计算方法。     

基于ANSYS的卷接机组横梁有限元分析

为检验所设计的(工装)横梁是否满足强度和刚度需要,根据横梁在吊装过程中所承受的载荷进行了受力分析,并基于ANSYS软件进行有限元计算,计算结果得出当横梁承受4000 kg时最大应力为34.7 MPa,最大应变为0.03 mm,当横梁承受8000 kg时最大应力为69.5 MPa,最大应变为0.08 mm,研究结果表明,横梁能够满足工作强度需要。     

大跨距龙门木工机床横梁高刚度轻量化设计

大跨距龙门木工移动机床是在木门加工过程中完成不同工序转换的装备,其横梁作为主要承载结构和运动部件,具有跨距大、重量大以及惯性载荷大等特点,高刚度、轻量化设计是其追求的目标。针对横梁直接拓扑优化存在结果难以辨识等问题,首先分析横梁的承载特点,建立功能截面对其进行拓扑优化降维处理;其次,将移动载荷简化为多工况载荷,采用折衷规划法建立综合评价函数来表征横梁多工况受力特点;然后建立横梁多工况拓扑优化数学模型,通过优化获取横梁筋板最佳布局型式;最后,运用NSGA-Ⅱ型遗传算法进行多目标尺寸优化,结果表明:横梁重量减轻的同时,刚度、强度分别提高了10.15%、20.25%。     

钢板热处理前标识设备支撑横梁的强度分析及优化设计

支撑横梁作为钢板热处理前标识设备的主要支撑部件,其强度、刚度和稳定性直接影响着标示效果。运用Pro/ENGINEER软件设计并建立了横梁结构的三维模型,根据支撑横梁的实际受力情况,设置相应的载荷和边界条件,建立起横梁基于ANSYS Workbench的有限元模型,对横梁进行了两种极限工况下的静强度分析和模态分析,计算出其最大变形、最大应力和前8阶模态频率,经校核横梁可以较好地满足强度要求。为了使横梁达到轻量化的目标,应用多目标优化及响应曲面相结合的方法,以质量轻和1阶固频高为优化目标,以强度、刚度要求为约束条件,完成了横梁结构的优化设计,结果表明:优化后的横梁结构依旧满足强度、刚度及稳定性要求,总质量降低了36.97%。     

西门子840D／810D功能在龙门式数控机床多轴同步驱动的应用

龙门铣床、龙门加工中心等大型机床为了缩小机床总体尺寸，增加机床刚度，常将原来的工作台移动改为龙门框移动，改单纯主轴箱的上下移动(固定横梁式)为横梁移动。     

车削中心自动变位全载荷加载装置设计及试验研究

为了能够在数控机床刚度检测中更加准确地模拟刀具真实切削状态,提出了一种模拟全载荷加载检测方法。基于实际切削过程中刀具受到力和力矩的全载荷作用,切削位置发生变化的情况,根据实际切削中切削力比例分配原理,在对受力点和的受力方向坐标变换的基础上,设计了自动变位模拟全载荷加载装置,通过试验验证了加载装置各向力的比例关系,并将其应用在机床刚度分布检测试验中,得到了刀具在不同切削位置下,机床各测点的位移量,试验结果为评价和改进机床结构设计提高机床静刚度提供了数据依据,为研究和改进预测以及方案修改方法提供了试验手段。     

大型数控机床大件的设计

大型机床所承受的重力和切削载荷比一般机床大,而数控机床的工作精度指标又较普通机床高,因此对机床大件的设计要求也需要不断总结提高。     

重型数控立式铣车床的横梁升降装置

通过研制重型数控立式铣车床的横梁升降W轴进给装置,实现了滑枕定悬伸等刚度切削,显著提高了横梁升降的速度和精度；通过取消60 t重的横梁平衡重锤装置,大大降低了机床的重量和成本.     

大型液压机组合横梁结构设计及有限元分析

横梁是液压机主要零件的装配基体,要承受液压机的全部工作载荷,其结构关系到液压机的整体工作性能,是液压机设计的重中之重。以某大型液压机的拉杆预紧组合上横梁为例,首先对其进行结构设计,再借助有限元分析软件ABAQUS对其加载状态进行有限元计算,得到详细的应力及位移云图,进而对其强度、刚度及整体性进行分析,最终确定合理的结构参数。     

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

分析了大型龙门机床横梁的研究进展。利用CAD/CAE/CAM Siemens PLM Software NX7.5三维有限元分析软件,针对超重型数控龙门移动镗铣床横梁的特点按实际工况进行刚度等有限元优化分析,从而对横梁结构采取改进优化,最终满足了机床的性能要求。     

6MN整体式机架立式挤压机结构有限元分析

提出了一种6MN整体机架立式挤压机的基本设计方案。整体机架是将工作横梁、下横梁及两侧立柱铸造或焊接成一个整体。利用PRO/E软件建立包括上横梁、整体式机架、主工作缸、主回程缸和穿孔液压缸等主要部件的挤压机实体模型,将上横梁和整体式机架导入ABAQUS有限元软件中建立有限元模型,应用直接加载法对上横梁和整体式机架进行受力分析。分析结果表明:最大工作载荷下上横梁和整体机架的最大等效应力分别为158.4MPa和88.9MPa,小于其对应材料的屈服强度230MPa和139MPa;上横梁和整体机架的中间截面挠度分别为0.329mm和0.395mm,小于其对应的许用挠度0.6mm和0.75mm。上横梁和整体式机架的强度和刚度均满足设计要求。     

铣车复合加工中心立柱工作载荷分析

以铣车复合加工中心立柱为研究对象,通过对机床铣削工况的描述,确定立柱产生最大载荷的位置,并着重介绍在极限进给切削状态下机床立柱工作载荷的计算方法。     

铸件切割打磨机器人工作臂关键部件有限元分析

为保证铸件切割打磨机器人工作臂关键部件强度和零件材料选择的合理性,运用ANSYS Workbench软件对铸件切割打磨机器人工作臂关键部件进行静力学分析,有限元分析结果表明:砂轮切削打磨装置进行曲面切削打磨,承受左三向力极限载荷时,最大位移变形量为0.29332mm,发生在打磨头;最大等效应力为85.45MPa,发生在打磨头与打磨头固定位置左上侧,即结构强度和刚度满足砂轮切削打磨装置工作要求,为铸件切割打磨机器人结构设计和强度校核提供了参考。     

COSMOSWorks在大型龙门机床横梁部件设计中的应用

本文针对某公司XTK27300大型龙门机床横粱结构部件设计,采用有限元分析软件COSMOSWorks特有的Bonded(结合)、Free(自由)和No penetration(无穿透)三种结合面处理方式,合理定义横梁部件中各零件间结合面,然后对横梁部件的静刚度变形进行分析,分析结果与该公司估算结果相吻合,并对横粱部件设计中存在的问题提出了合理建议,为类似大型机床横梁部件设计可提供借鉴.     

大型六轴数控移动回转压头框式液压机上横梁可靠性分析

针对大型六轴数控移动回转压头框式液压机的特点,分析了液压机可靠性设计过程,建立了可移动载荷的上横梁强度和刚度计算模型及可靠性分析模型.采用验算点法( FORM)及蒙特卡罗法(MCM),利用MATLAB进行编程,计算其应力、变形及强度与刚度的可靠度,分析了强度与刚度及其可靠性随压头移动时油缸加载偏心距的变化规律,即随着偏心距的增大强度及刚度的可靠性呈增大趋势.     

风电主轴轴承试验机轴系性能仿真分析

为校验所设计风电主轴轴承试验机的机械结构能否满足强度、刚度要求,以及作为支承的四列圆柱滚子轴承能否保证试验机的支承刚度,以某型4.5 MW风电机组主轴轴承试验机轴系为研究对象,利用有限元方法对不同主轴刚度下支承轴承的载荷特征进行分析计算,结果表明：主轴的刚度和强度满足设计要求;四列圆柱滚子轴承的刚度和最大接触应力也能满足要求;主轴刚度不仅影响四列圆柱滚子轴承各列滚子的最大载荷,同时影响承载滚子的数量。     

龙门五面加工中心横梁有限元分析及优化设计

首先运用有限元法对横梁进行静态分析和动态性能分析,以确定机床设计中横梁结构的合理性;然后运用最优化原理对横梁结构尺寸进行优化分析,得到了在满足横梁动静态刚度条件下的最优设计方案。最后对取得的最优方案进行验证,分析得到了各轨导轨面的变形情况,并绘出导轨面的变形曲线。据此可以得到导轨的变形补偿曲线,为机床在切削加工时对导轨面变形进行补偿提供了可靠的依据。     

基于DADOS的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计

为实现某大型组合式压力机上横梁的轻量化设计,本文通过对横梁的结构及工况分析,提取横梁结构的可优化参数,确定横梁结构约束及载荷,利用有限元法对其进行仿真分析,获取该横梁结构在静态载荷下的应力和变形情况。以横梁质量为优化目标,横梁最大应力和最大变形为约束,建立优化设计模型。为减少仿真次数,本文基于DADOS平台应用基于代理模型技术的优化设计方法,实现了压力机横梁的快速轻量化设计。     

薄壁梁有限元法在机床刚度分析方面的应用

为了探索现代计算技术在机床设计与研究中的效果和途径,于1974年开始,我们与武汉重型机床厂协作进行了有限元法的研究。第一个课题是应用薄壁梁有限元法分析大型立车横梁刚度。以有机玻璃模型试验和五米立车横梁实物试验考核了计算方法及其程序的效果。与此同时,建立了机床梁型构件刚度计算的通用程序。此后,我们又应用该程序对普通车床床身作了刚度计算。 本文介绍这两个应用实例,用以说明有限元法在机床刚度分析方面的应用效果和具体做法。 关于薄壁梁有限元法理论已在去年本刊第4期到第6期的《有限元法讲座》中作了较为详细的阐述。本文…