共頁第28頁增減材制造機床主要部件的結構設計與校核分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u32267增減材制造機床主要部件的結構設計與校核分析案例 )式中：ε—機床各個結構的出現(xiàn)變形情況的百分比表1.1各部件剛度部件名稱剛度kgf/mmX軸方向Z軸方向主軸主軸套筒主軸箱5467.56730.75468.51750.56730.77291.6動橫梁2916.291666龍門框架218721871.2托板的校核托板是在x軸方向上，帶動主軸、刀具及激光熔覆噴頭往復移動的載體，刀具的切削力可以傳到托板上，憑借主軸、主軸箱，所以其剛度對于加工精度也有著一定的影響。設定其尺寸為600×560×400mm，材料為HT200，加工方式為鑄造。當托板不安裝加強筋，其應力最大為，Y方向位移最大為0.0022mm，X的相應值為0.0042mm，Z的相應值為0.0020mm。圖如下圖1.1應力圖圖1.2x方向位移圖1.3y軸方向位移圖1.4z軸方向位移當在橫向方向加四條加強筋并再增加4條斜向加強筋后，其最大應力為，Y方向位移最大值為0.0018mm、X方向位移最大值為0.0039mm、Z方向位移最大值為0.00162mm。圖示如下圖1.5應力圖圖1.6X方向位移圖1.7Y方向位移圖1.8Z方向位移由于托板的尺寸設計受到動橫梁及主軸等尺寸的限制，所以不能通過改變其厚度來改善其性能，所以考慮到加強筋。通過對比可知，安裝加強筋會對剛度以及強度有著明顯的提高，所以此托板會安放以上數量的加強筋。其中，在改變后，發(fā)現(xiàn)切削力的方向的位移量發(fā)生了明顯的減少。圖1.9托板1.3動橫梁的設計動橫梁負責實現(xiàn)主軸的Z軸方向上的移動和承載整個主軸箱以及激光噴頭在x軸方向上的移動。通過雙伺服電機驅動橫梁，使用加強筋能在一定程度上減少其重量，還可以提高其剛度等性能。在龍門銑床工作過程中，加工件重力以及加工時的產生的切削力在一定程度上會對橫梁的動靜態(tài)性能產生影響。橫梁結構與其筋板的布置有關，根據不同的布置方法有兩種結構，分別為O和W類型。其中基頻最高和結構性能最好的是O型，基頻最低的是W，同基頻情況下，振幅最小的是O。相比之下，在都滿足龍門銑床靜態(tài)性能條件下，由于O型梁的結構方面的性能更突出，再加上增材方面對于Z方向結構要求較高，所以選擇O型梁。為了能夠提高抗彎性能，需要盡可能加更多的加強筋，所以其角度選擇為60度。圖1.10動橫梁1.4平移工作臺的設計校核設計平移工作臺在Y方向上的長度為2500mm、寬度為2000mm，在工作臺上設有連接滑塊的結構。以下是對其應力、應變及位移變形的估計。圖1.11工作臺對工作臺的如圖的五個點，其中的四個點為滑塊的中間點上，這四個點與其他點相比，其變形程度是最大的。通過在載荷下，設置不同的工作臺厚度，發(fā)現(xiàn)五個點中，中心點的應力與位移最大。圖1.12四條邊線的應力變化當設計工作臺的厚度為64時所受到的應力的最大值為、所受應變的最大值為、合位移的最大值0.00999mm。當其厚度變?yōu)?4時，應力最大為、應變最大為、合位移最大是0.00682mm。當厚度變?yōu)?4時，相應的應力最大為、所受應變的最大值為、合位移的最大值為0.00489mm。從中發(fā)現(xiàn)了，厚度變得越大這些數值的變化越小?？紤]到在已經滿足了要求的前提下，不需要再增加厚度，否則會增加質量，影響到工作臺的性能，因此在上述數值小并滿足屈服應力等的前提下，最終選擇厚度為72.00mm。1.5立柱及頂梁的設計本次設計采用的是龍門固定型，橫梁移動。立柱與頂梁組成了龍門的框架部分，選擇將兩根立柱固定在機床床身上。立柱是機床主要的受力部件，在一定程度上承擔主要的載荷，所以要有很好的剛度。立柱與頂梁均通過鑄造來加工，材料選擇使用。立柱尺寸為1200×600×3450mm，兩根立柱間跨距為2650mm。圖1.13龍門框架1.6床身設計1.6.1床身設計要求床身是屬于整個機床的基礎支撐部件。床身上有許多對于精度要求很高的接觸面，并且切削加工中的載荷都會傳遞到床身上，因此床身需要有很高的精度與精度保持性。床身會對剛度與抗振性有一定的需要?？赏ㄟ^改變固有頻率等來避免共振。除此外，由于本機床屬于數控機床，因此熱變形的問題很突出，床身設計需要有較