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
运用 Siemens PLM Software NX7． 5 软件建立溜板、镗铣头滑枕等三维实体模型。由于设计真主要分析的目的为横梁体在受力情况下的变形情况，并且考虑到模型的大小和计算机的计算量，将溜板、滑枕式镗铣头等三维模型简化为0D 集中质量单元，并采用1D 单元连接，具体简化模型如图 5 所示。合理选择横梁中肋板，其中横梁壁厚在25mm左右、肋板厚度在20mm左右，采用了横梁好的截面轮廓和肋板布置方案。
横梁 体 采 用 铸 铁 材 料 HT200，在 Siemens PLMSoftware NX7． 5 软件材料库中选用相应材料参数，如表 1 所示。
但是目前对超重型数控龙门移动镗铣床中超长横梁刚度优化等研究比较少，因此有必要对其进行进一步研究。
2 超重型数控龙门移动镗铣床横梁有限元优化分析
超重型数控龙门移动镗铣床横梁受力结构为两点简支梁支承，影响横梁变形的因素主要包括: 横梁、溜板和滑枕由于自身重力产生的对横梁的压力及机床所受切削负荷及其本身的热变形等，由于切削负荷和热变形要远小于由于重力产生的变形，因此一般忽略其对横梁变形的影响。除横梁本身的重量外，还要考虑溜板、滑枕式镗铣头等移动部件从横梁一端移动到中部时重力引起横梁的变形。由于在横梁上滑枕式镗铣头是悬臂结构，其重力会引起横梁的向前倾覆。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但是目前对超重型数控龙门移动镗铣床中超长横梁刚度优化等研究比较少，因此有必要对其进行进一步研究。
超重型数控龙门移动镗铣床中横梁上外载荷变化慢，横梁处于静态，因此应用有限元方法来进行静态分析。
文献［4］中数控机床尤其是铣床，横梁是很关键的结构，其设计水平的好坏直接影响整个机床性能。对于横梁的优化主要从两方面考虑: ①在不增加质量的前提下，使横梁上的大变形化，提高横梁的静刚度; ②优化中初阶固有频率不小于设定值，提高横梁的动刚度。优化的具体实施步骤如下: 首先，通过形状及拓扑优化确定横梁佳的截面轮廓和肋板布置方案，得到概念模型; 其次，通过尺寸优化确定合理的外形尺寸和肋板厚度。CAE 软件优化模块可以定义多个设计变量和状态变量，设计变量为自变量，状态变量和目标函数都是设计变量的函数。另外，镗铣头，也可广泛应用于机车，汽车，机床工具行业，主要用于大型零件的加工，玩无聊，铣削，铰链，攻丝动力。如横梁结构的长、宽、高尺寸以及筋板厚度等定义为设计变量，横梁结构变形和应力随设计变量的变化而变化，是设计变量的函数，可以定义为状态变量，使结构重量化定义为目标函数。
