基于有限元的横梁弯曲变形分析及补偿.pdf

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1、；嚣熬：≮--、峨基于有限元的横梁弯曲变形分析及补偿沈阳中捷机床有限公司(辽宁110142)孟宪君范春宏吴丽大型桥式龙门加工中心的横梁部分，通过滑座安装2．横梁有限元模型的建立在桥梁上作向移动，它自身承载着作y向移动的滑板进行有限元分析前将实体进行简化，并按照已确立及作z向移动的滑枕部分。因此，横梁是保证机床加工的结构赋予所需数据。横梁重为13600kg，滑板重为精度的关键。横梁自重和跨度都较大，在自身的重力下2682kg，滑枕重为2250kg，主轴头重为850kg，滑板和会产生弯曲变形，同时还要承受来自滑

2、板、滑枕和主轴滑枕是铸件，弹性模量为1．7×10“N／m，泊松比0．27。头重量，因此，会对机床的精度产生影响。在进行横梁横梁是焊接件，焊接件材料碳钢弹性模量为2．1×10“的生产加工以前，通过Pro／E软件建立横梁三维模型，N／m，泊松比0．28。在装配状态下，横梁是固定在滑座并对其进行有限元分析，获得横梁的变形状态及变形上的，因此两侧底面为固定量。并以此为依据，采取合理的补偿措施，提高横梁的约束。对横梁部分进行网格装配精度，从而保证机床的加工精度。划分，建立有限元模型，如1．横梁的实体模型建立图3所示。

3、在进行有限元分大型桥式龙门加工中心的横梁模型(见图1)采用析时，将横梁自重引起的弯焊接结构。焊接结构的横梁相对于铸件而言，重量较曲变形和滑板、滑枕与主轴图3有限元模型轻，而且有较好的刚度。从横梁部分的装配图(见图头引起的变形分开计算，最后叠加。2)可以看出滑板通过y向导轨挂在横梁上，滑枕及主3．横梁的有限元分析轴头通过z向导轨和滑板实现刚性连接。横梁两端底座按照装配状态，两底面加固定约束，经有限元分析部分通过滑座固定在桥梁上，并实现向移动。的结果如图4所示，横梁在自重的作用下引起导轨的最大变形为0．03mm

4、。再加上滑板、滑枕和主轴头，先将其放置于横梁的图1焊接横梁结构图2横梁装配体中间位置，两底面施图4自身重力作用下横梁的从模型可以看出横梁的变形除了自身的重力以外，加固定约束。这时横有限元分析还有滑板、滑枕和主轴头的重力引起的拉力以及它们重梁除了自身变形外还有滑板、滑枕及主轴头的外力作用。通过有限元分析，心偏离横梁重心形成的扭矩。在它们的共同作用下，横梁出现弯曲变形。当滑板带动滑枕和主轴头在y向移动最大的变形在横梁的中间部分为0．176mm，如图5所示。将滑板放在y向行程的极限位置，每移动200mm，时，横梁

5、的整体变形量发生变化，将横梁各点的最大变进行一次有限元分析，记录该点处的变形量，最后拟合形量连接成曲线就是所需要的横梁变形曲线。曲线的获曲线，为进行横梁的弯曲补偿做数据基础。取通过下面的有限元分析来实现。蛋2010年第11期参磊工冷加工WWW．meta1working1950．comAppfCAD／CAM／CAPPI垒垒堕里．4．横梁弯曲变形补偿(2)误差分析三维模型和实际的零部件之间有(1)导轨面的变形补偿根据有限元分析获得的曲质量上的差距，使线，横梁的导轨面(如图6所示)进行上凸曲线加工，分析的过程中存

6、在加工成上凸曲线一定的误差，分析轨面后，当滑板、滑枕过程中零部件的简和主轴头装配到横化对分析结果也有梁上，正好均衡横一定的影响。由于梁的下凹弯曲变横梁是焊接件，焊图6变形被偿的导轨面形，从而实现y向接后的横梁必须进的水平运动，抵消行去除应力处理。由于条件的限制，会有部分残余应力变形，提高装配精图5外力作用下横梁的有限元分析存在。残余应力使按照理论计算结果加工出来的导轨面度。根据有限元分析的结果，并考虑误差因素，导轨面直线度与设计要求产生偏差。加工误差也是很重要的误加工的上凸曲线如图7所示。差因素。18图7导

7、轨面加工曲线5．结语样不仅可以缩短生产周期，降低成本，最重要的是可以在设计机床过程中，对横梁进行有限元分析，通过较大程度地提高装配精度。MW数据处理，获得上凸曲线，确定合理的导轨面加工，这(收稿日期：20100222)《金属加工(热加工)》2010年第11期要日端齿盘的热处理大型船用曲轴曲柄弯锻成形的工艺分析铰轴矫直工艺研究浅谈薄板冲裁模大型切边压力机的选择高锰钢的锻造大型机床顶尖断裂原因分析YG8硬质合金成型模具结构设计改进C616车床变速箱传动齿轮失效分析SRD伺服螺旋压力机动力系统设计及编程数控机床铸

8、件性能的技术控制大箱体铸件工艺设计提高压缩机转子强度的热处理工艺研究铁素体一奥氏体型双相钢CIMMCu的熔炼研究曲轴调质方式比较大型曲轴的铸造工艺ZI_205A箱体热处理工艺探索铸造设备的使用与维护低碳马氏体在气铲零件上的应用MgCO，对AM60B镁合金半固态组织的影响渗碳热处理的控制与缺陷消除参磊工冷加工2010年第¨期WWW．metalworkingT950．com