近年來，隨著我國航空航天、汽車、鐵路、機(jī)床等行業(yè)的不斷發(fā)展，石墨加工中心機(jī)床已成為制造業(yè)大零件加工的核心，具有加工質(zhì)量高、加工量大等優(yōu)點?？缍却?，剛度高，效率高。

石墨加工中心的性能直接影響到零件加工的質(zhì)量和精度。石墨加工中心橫梁構(gòu)件的靜、動態(tài)特性是影響加工中心性能的主要因素。因此，優(yōu)化和改進(jìn)現(xiàn)有的梁結(jié)構(gòu)，以滿足石墨加工中心的要求，是一個迫切需要解決的問題。本文采用有限元分析方法，對橫梁結(jié)構(gòu)的動、靜狀態(tài)進(jìn)行了分析，得出了橫梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和改進(jìn)方案。

1.石墨加工中心和梁組件的結(jié)構(gòu)特征

  石墨加工中心主要由工作臺、主軸箱、冷卻箱、橫梁、滑枕、滑座等組成。石墨加工中心加工中心主要由雙壁邊梁結(jié)構(gòu)支撐。其中，橫梁組件主要包括主軸箱、滑動鞍座、主軸和橫梁，主要實現(xiàn)雙壁側(cè)梁上沿導(dǎo)軌的進(jìn)給運動，進(jìn)給運動方向主要為X軸。橫梁組件還承載著枕木和滑動座，其中枕木主要在滑動座上上下移動，而滑動座主要沿著橫梁上的導(dǎo)軌左右移動。在石墨加工中心運行過程中，當(dāng)滑塊運行到最低點，滑塊處于橫梁的中間位置時，橫梁的彎曲變形能力達(dá)到最大，從而對橫梁各部件形成集中載荷。

導(dǎo)致橫梁的最大彎曲變形。此外，為了保證快速準(zhǔn)確的加工，在加工過程中，梁組件會受到自身重力、加速度和減速度慣性力以及復(fù)雜的切屑力的影響，梁組件成為一個薄弱環(huán)節(jié)。因此，一些學(xué)者提出石墨加工中心最關(guān)鍵的部件，只有保持良好的動、靜性能，才能對大、重工件進(jìn)行加工，保證其滿足高速運轉(zhuǎn)的要求。

2.基于有限元分析的梁結(jié)構(gòu)靜動力分析

  本文重點研究了石墨加工中心梁組件的最大彎曲變形狀態(tài)。通過使用三維軟件Soid Works構(gòu)建實體模型，在構(gòu)建實體模型的過程中，為了保證計算效率和操作精度，簡化了梁相關(guān)組件，最后實現(xiàn)了動態(tài)梁結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性采用有限元分析軟件。詳細(xì)分析。

2.1梁模型施工

  由So id Works構(gòu)造的實體模型，其中梁和滑座為鑄件，設(shè)定材料為HT250，材料特性設(shè)定為：密度7 200 kg / m3，泊松比0.27，彈性模量1.3倍; 105兆帕。將組合梁結(jié)構(gòu)實體模型導(dǎo)入ANSYSWorkbench有限元分析軟件，然后利用有限元分析組件將梁結(jié)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)。由于網(wǎng)格的劃分將直接影響有限元分析軟件計算的速度和精度[3]，基于此研究，主要結(jié)構(gòu)是使用Solid45單元結(jié)構(gòu)，其中單元結(jié)構(gòu)設(shè)置為80mm，最后通過使用免費網(wǎng)格。除法方法最終得到梁構(gòu)件的有限元模型，如圖2所示。

  其中，自由網(wǎng)格劃分是最自動化的網(wǎng)格劃分技術(shù)之一。它不僅可以在曲面上自動生成三角形或四邊形網(wǎng)格，還可以在體上自動生成四面體網(wǎng)格，節(jié)省時間和精力。在嚙合過程中，為了保證操作的準(zhǔn)確性和效率，僅保留梁和柱以及相關(guān)部件以簡化模型。同時，應(yīng)忽略并采用三維類型的倒角，倒圓和凸臺等小功能。

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