[發明專利]一種新型高性能蜂窩式橫梁結構及其制造方法

在審

• 申請號: 201810132038.2
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108804733A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 林瑩;翟文蓉;華慶強;董新建
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團上海浦東開發中心;上海慶強實業有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濟南鼎信專利商標代理事務所(普通合伙) 37245
• 代理人: 彭成

本發明涉及一種新型高性能蜂窩式橫梁結構及其制造方法，步驟一、構建理論分析模型并搭建數控機床橫梁有限元模型，推導獲取整體剛度矩陣和載荷向量數學模型其中Ge表示單元剛度矩陣，{p}e表示單元節點負荷矩陣，E表示總的單元個數，得到相應的仿真邊界條件；步驟二、結構設計軟件Solidworks進行建立合理的模型，并通過有限元分析軟件Ansysworkbench進行機床力場分布分析和形變量計算；步驟三、根據該機床中力場分布和形變量計算結果，進行構件蜂窩式橫梁結構。本發明的一種新型高性能蜂窩式橫梁結構及其制造方法，在減少生產成本的同時，還能夠提高該數控機床工作效率和減少運行故障率。

技術領域

本發明涉及數控機床加工的領域，尤其是一種新型高性能蜂窩式橫梁結構 及其制造方法。

背景技術

近年來，數控技術的出現，尤其是在機械制造業方面帶來了革命性的變化 和發展。并且，隨著計算機技術和現代化工業結構設計技術的快速發展以及裝 備制造業對數控機床的大量需求，促進了數控機床的發展和應用。開展的計劃 和已全面啟動和實施的科技重大專項“高檔數控機床與基礎制造裝備”，表明我 國對發展國產數控機床的重視和提倡。由于我國在數控機床方面發展相對日本、 英國、德國等發達國家較晚，導致我國大部分先進的數控機床和主要功能部件 依靠進口。因此，在了解數控機床技術發展現狀和趨勢的同時，有必要針對大 型高性能數控機床進行研究，形成具有獨立自主產權的先進數控車床制造技術， 促進我國數控機床方面的發展，以改善國內不斷增長的需求。

根據數控機床的結構和工作過程，可以看出數控車床是典型的一種機電一 體化產品，其中包括現代機械制造技術、自動控制技術、故障檢測技術、現代 通信技術，從而實現高效率、高精度、高柔性和高自動化的現代機械加工。并 且，數控車床是在機床應用中占有比例較大、自動化程度較高。它同其它機電 一體化產品一樣，也是由機械本體、驅動系統、電子集成控制單元、檢測傳感 單元部分和執行結構單元(伺服系統)組成。與普通機床不同的是，數控機床 在加工零件時，是由操作者根據零件圖紙的要求，不斷改變刀具與工件之間的 相對運動軌跡，由刀具對工件進行切削而加工出合要求的零件；而在數控車床上加工零件時，則是將被加工零件的加工過程順序、工藝參數要求和車床運動 要求用數控機器語言編制出相應的控制加工程序，然后輸入到控制單元中，在 向伺服系統發出執行命令，有伺服系統驅動機床進行部件的移動和車床刀具的 控制，從而完成零件的加工。省略了煩冗的普通機床加工中的不斷改變刀具和 工件之間的反反復復操作，實現了高度自動控制率，降低了人力、物力等方面 的經濟投入。

我國高性能機床的研制相對于國外發達國家較晚，雖然經過近幾年的快速 發展，但和發達國家相比還有很大差距，主要包括：超精密非球面車床還不能 批量化生產；機床的精度一般比國外大約要低一個等級或標準；機床精度的保 持時間大大低于國外同類產品。因此，國內高性能的數控機床或者重要核心部 件主要依靠進口。根據相關數據統計，在國內市場方面，中國國產機床目前只 有30％的數控化率，與發達國家60％～70％的水平存在很大差距，存量機床的數 控化率只有10％左右；而且，國產中高檔數控機床總和不到20％，國內高檔精密 控制的機床自給率不到5％，約有95％依賴進口。

高性能大型移動龍門式車床機床與普通加工車床相比，在大型裝備和精密 部件加工方面具有得天獨厚的優勢和廣泛的應用。隨著隨著網絡化技術和信息 化技術的不斷發展以及數控集成系統的不斷完善，當今的數控機床快速地向高 速、高精度、復合、智能、環保方面發展，以應對目前越來越復雜的加工工件 和高度自動化要求。本發明著重考慮到這方面的因素，提出了一種新型高性能 蜂窩式橫梁結構設計，并利用一種新穎的力場結構耦合仿真分析方法，得到該 結構的受力場分布和形變量，由此作為該機構設計的理論基礎和依據，最后再 結合實際生產經驗進行了有效地設計和制造。

發明內容