[發(fā)明專利]一種臥式加工中心床身四點(diǎn)支撐的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810070139.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN108481007B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張士岳;張大衛(wèi);石一光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q1/01
• 分類號(hào): B23Q1/01
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉玥

本發(fā)明公開了一種臥式加工中心床身四點(diǎn)支撐的設(shè)計(jì)方法：首先，對(duì)機(jī)床各大結(jié)構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的處理，建立臥式加工中心整機(jī)有限元模型；其次，使用得到的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)仿真；再次，以得到的四點(diǎn)支撐模型靜變形數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，以支撐墊鐵的Z向坐標(biāo)為變量分析床身導(dǎo)軌的靜變形情況；最后，以整機(jī)末端變形和床身導(dǎo)軌靜變形差控制在設(shè)定值之內(nèi)為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法得到的床身結(jié)構(gòu)既解決了床身難以調(diào)整水平的問題，又解決了床身導(dǎo)軌在三點(diǎn)支撐的情況下變形差較大的問題，對(duì)于機(jī)床的四點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有良好的指導(dǎo)作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種臥式加工中心床身四點(diǎn)支撐的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

臥式加工中心屬于機(jī)床是一種，其床身位于機(jī)床下部，與立柱、溜板、主軸箱、工作臺(tái)等共同組成整個(gè)臥式加工中心，對(duì)整個(gè)機(jī)床起到支撐作用。而由于現(xiàn)有的臥式加工中心床身在支撐時(shí)多采用多點(diǎn)支撐，過多的支撐點(diǎn)很容易造成機(jī)床在安裝調(diào)試時(shí)，過度定位而難以調(diào)整床身水平，并且產(chǎn)生較大的塑性蠕變影響床身精度；而三點(diǎn)支撐的情況下，由于臥式加工中心床身Z向較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致床身前端支撐不足，使得床身導(dǎo)軌產(chǎn)生較大的變形差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種臥式加工中心床身的四點(diǎn)支撐設(shè)計(jì)方法。通過本發(fā)明設(shè)計(jì)方法得到的床身結(jié)構(gòu)既解決了床身難以調(diào)整水平的問題，又解決了床身導(dǎo)軌在三點(diǎn)支撐的情況下變形差較大的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種臥式加工中心床身四點(diǎn)支撐的設(shè)計(jì)方法，包括設(shè)置于床身底部與地面基礎(chǔ)之間的四個(gè)支撐墊鐵，四個(gè)支撐墊鐵呈T型分布，床身后部的兩個(gè)支撐墊鐵沿X向分布，床身前部的兩個(gè)支撐墊鐵沿Z向分布；設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：

步驟一：建立臥式加工中心整機(jī)有限元模型；

步驟二：臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)仿真；

步驟三：以支撐墊鐵的Z向坐標(biāo)為變量分析床身導(dǎo)軌的靜變形情況；

步驟四：以整機(jī)末端變形和床身導(dǎo)軌靜變形差控制在設(shè)定值之內(nèi)為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，步驟一具體包括：在進(jìn)行有限元建模和仿真之前，對(duì)臥式加工中心床身的各大結(jié)構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的處理，去除螺栓孔、倒圓倒角以及小的凸臺(tái)，得到簡(jiǎn)化的臥式加工中心整機(jī)三維模型；在有限元建模的過程中，需對(duì)結(jié)合面進(jìn)行等效處理，在立柱床身螺栓連接結(jié)合面上，根據(jù)螺栓連接的實(shí)際位置和實(shí)際數(shù)目建立相應(yīng)硬點(diǎn)，采用彈簧阻尼單元COMBIN14，賦予剛度值模擬螺栓連接；對(duì)于導(dǎo)軌滑塊結(jié)合面，每個(gè)結(jié)合面上建立四對(duì)硬點(diǎn)，創(chuàng)建彈簧阻尼單元COMBIN14并賦予剛度值。

進(jìn)一步的，步驟二具體包括：將簡(jiǎn)化后的臥式加工中心床身的各大結(jié)構(gòu)件裝配到一起，以.x_t格式輸入到有限元分析軟件中，對(duì)床身四個(gè)支撐墊鐵施加約束，并施加全局重力載荷，進(jìn)行模型仿真。

進(jìn)一步的，步驟三具體包括：以得到的四點(diǎn)支撐模型靜變形數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，從實(shí)際裝配情況出發(fā)，以支撐墊鐵的Z向坐標(biāo)為變量調(diào)整四點(diǎn)支撐的位置并重復(fù)進(jìn)行仿真分析；在仿真分析過程中要遵循支撐點(diǎn)的布置規(guī)律，使得床身后部的兩個(gè)支撐墊鐵沿X向分布，床身前部的兩個(gè)支撐墊鐵沿Z向分布，并保證整機(jī)重心位置落在床身后部?jī)蓚€(gè)支撐墊鐵和臨近的床身前端支撐墊鐵構(gòu)成的等腰三角形之間；其中，床身后部?jī)蓚€(gè)支撐墊鐵的Z向坐標(biāo)位于重心點(diǎn)位置至向床身后部延伸床身25％長(zhǎng)度的范圍內(nèi)，臨近的床身前端支撐墊鐵Z向坐標(biāo)位于重心點(diǎn)位置至向床身前端延伸床身25％長(zhǎng)度的范圍內(nèi)，而床身前端支撐墊鐵的Z向坐標(biāo)位于床身導(dǎo)軌前端Z向坐標(biāo)位置至向床身后部延伸床身20％長(zhǎng)度的范圍內(nèi)。