[發明專利]人造石機床機架的設計方法及PCB鉆機機架的設計方法

無效

• 申請號: 201210363186.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102915390A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 宋福民;陳楚技;寇煉;楊朝輝;高云峰
• 申請（專利權）人: 深圳市大族激光科技股份有限公司;深圳市大族數控科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 張立娟;鄧揚

技術領域

本發明涉及人造石機床機架的設計方法，特別涉及人造石材料用于PCB鉆孔加工設備機架的設計方法。

背景技術

機架是機床的主要組成部分之一，占機床總重量的80%以上，是消耗材料最多的部分。同時，機架的結構特性是影響機床運行精度和速度的主要因素之一。

目前，用于機架的材料主要有鑄鐵、鑄鋼、鋼板焊接件、天然花崗石等。在國內，最常用的材料是鑄鐵，天然花崗石多用在高檔精密機床上。

用于機床機架的天然花崗石主要分布有三個產地，分別為中國濟南、南非和南美，產量相當有限，大尺寸的成材率比較低。近幾年來，出于環保的考慮，在天然花崗石產地，當地政府均采取了限制天然花崗石開采的措施，目前已處于封山狀態。

鑄鐵件是用高溫熔煉的金屬液澆鑄而成，澆鑄溫度達到900度以上，能做成形狀復雜的結構。中國是鐵礦石儲量大國，但是中國鐵礦石的含鐵量較低，質量較差，很多鐵礦石都依賴于進口，而中國沒有鐵礦石的定價權。中國也是鐵礦石使用大國，隨著需求量的增加，鑄鐵機架的成本也會逐漸增加。

人造石是一種礦物鑄件，其制造所用石子和改性環氧樹脂是隨處可采購的材料，從目前看不存在壟斷漲價問題。人造石加工過程中耗能低，常溫鑄造，不需要加熱，是一種綠色、環保、節能的加工方法。與鑄鐵相比，人造石的對數衰減率是鑄鐵的十幾倍，吸振性能遠比鑄鐵好。另外，人造石還具有澆鑄后的線性收縮率小、鑄件精度高、鑄造形狀可以比較復雜等優點，人造石的廢料還可以回收做建筑和筑路的材料。由于具有上述特點，人造石將成為較為理想的機架材料之一。

發明內容

本發明的目的在于提出一種針對人造石材料應用于機架的設計方法，達到降低成本，并能滿足設計要求的目的。該設計方法是一種動態的優化設計過程。是利用該種材料的屬性及制作工藝特點而提出的結構設計方法。

為了解決現有技術中問題，本發明提供了一種人造石機床機架的設計方法，包括以下步驟：

步驟1：確定設計的目標：根據實際的工程需要，確定設計目標；

步驟2：在計算機上建立機架各部件的三維模型，按照各部件裝配的相對位置關系，完成機架各部件的裝配；

步驟3：將CAD模型轉化成有限元模型：添加模型的材料屬性，根據各部件的實際連接關系，添加耦合約束，按照實際的邊界條件施加邊界約束，將無限自由度系統離散成有限自由度系統，再提交分析計算;

步驟4：分析結果：將仿真計算的結果與設計目標進行比較，如果不滿足設計目標，則修改結構參數，并返回步驟2，如果滿足設計目標，則輸出該模型，設計完畢。

作為本發明的進一步改進，步驟1中，結構在靜態剛度及動態性能方面的要求作為設計目標。

一種人造石材料用于PCB鉆孔加工設備機架的設計方法，包括以下步驟：

步驟1、設計實心結構的橫梁與床身的外形尺寸，運用仿真軟件完成橫梁與床身的參數化建模，并按照實際裝配中各部件的相對位置關系完成裝配，檢查模型是否正確?，為機架裝配體三維模型；

步驟2、添加模型的材料屬性，橫梁與床身的材料相同，均為人造石材料；

步驟3、在仿真過程，選擇耦合約束；

步驟4、按照實際邊界條件施加約束；

步驟5、采用合適的網格劃分方式，完成網格劃分，提交分析；

步驟6、分析計算結果，并與設計目標進行比較；

步驟7、將橫梁與床身設計成空心結構，多次修改橫梁與床身的內部結構形式并完成分析，最終輸出合適的結構，設計完畢。

作為本發明的進一步改進，步驟3中，橫梁與床身之間采用螺栓固定，添加粘結關系。

作為本發明的進一步改進，步驟4中，固定床身有八個支撐點，床身與支撐點之間添加接觸關系，對整個機架施加重力載荷。

作為本發明的進一步改進，步驟5中，采用六面體網格劃分。

作為本發明的進一步改進，步驟7中，將橫梁與床身設計成空心結構，空心結構的最小壁厚為60~100mm。

作為本發明的進一步改進，最小壁厚為70~90mm。

作為本發明的進一步改進，最小壁厚為75~85mm。

本發明針對人造石材料的機架設計方法，利用人造石材料的屬性及制作工藝特點，使所設計的機架能降低成本并滿足設計要求。?

附圖說明

圖1是本發明設計流程圖；

圖2是本發明床身支撐方式；

圖3是本發明機架三維結構圖；

圖4是本發明機架內部結構圖（總重量為5.70T）；