[发明专利]一种卧式加工中心的立滑板及立滑板结构优化方法

权利要求书

1.一种卧式加工中心的立滑板，其特征在于：它包括一体设置的两条竖向梁和两条横向梁，所述两条竖向梁上分别设置有一竖向导轨，每条所述竖向导轨上分别间隔设置有两个竖向滑块，四个所述竖向滑块连接主轴箱；所述立滑板的所述两条竖向梁呈梯形，且所述两条竖向梁的内部中空。

2.一种如权利要求1所述卧式加工中心的立滑板的结构优化方法，其包括以下步骤：

1)设置目标设定模块、遍历计算模块和结果评价模块；

2)在目标设定模块中，根据工况，设定立滑板需要满足的刚度值，刚度为切削力Fz与挠度ω_s的比值，目标设定模块根据已知的刚度值和切削力Fz即可求出挠度ω_s，再根据几何关系可以求出对应于挠度ω_s的立滑板的转角θ_s；

3)在遍历计算模块中输入步骤2)中得到的挠度ω_s和转角θ_s作为约束值；立滑板质量m与H_v，H_p，k，l有关，其中，H_v表示立滑板横向梁的厚度，H_p表示立滑板竖向梁中部的厚度，l表示立滑板竖向梁梯形凸起的上底边长度；k表示立滑板竖向梁梯形凸起的斜边在立滑板下底边的垂向投影长度；在遍历计算模块中将H_v，H_p，k作为优化尺寸，并根据装配要求，设定H_v，H_p，k的取值范围；在H_v，H_p，k的取值范围中，遍历所有的尺寸组合，并计算对应于每个尺寸组合的立滑板在切削力Fz作用下的挠度ω_i和转角θ_i，如果ω_i≤ω_s且θ_i≤θ_s，则计算此时的立滑板的质量，并保存此时的优化尺寸值和立滑板的质量；

4)将步骤3)中得到的满足刚度条件的所有尺寸值及对应的立滑板的质量输入给结果评价模块，结果评价模块绘制出所有立滑板的质量与对应尺寸值的关系图，并选取、输出立滑板的最小质量和对应的结构尺寸，立滑板的结构优化结束。

3.如权利要求2所述的一种卧式加工中心的立滑板结构优化方法，其特征在于：所述步骤2)和步骤3)中，求取立滑板挠度ω和转角θ的计算方法如下：

立滑板竖向梁的惯性矩I_x为

Ix=BH3-bh312]]>

式中，B表示竖向梁横向截面外围的宽度、b表示竖向梁横向截面内部中空的宽度、H表示竖向梁横向截面外围的高度、h表示竖向梁横向截面内部中空的高度；

将立滑板简化为沿竖向梁方向的两条简支梁并联而成，每条简支梁上各有两个竖向滑块对其施加力；立滑板的挠度曲线微分方程为：

ω′′=M(y)EIx(y)]]>

式中，M(y)为立滑板随Y轴方向，即竖向梁方向变化的弯矩，E为立滑板的弹性模量，I_x(y)为竖向梁沿Y轴方向变化的惯性矩；M(y)的表达式为：

M(y)=Fz·y/40≤y≤CFz·C/4C<y≤C+DFz·(2C+D-y)/4C+D<y≤2C+D]]>

其中，D表示两个竖向滑块之间的间距，C表示两个竖向滑块分别对应与立滑板相近端端部的距离；

在立滑板的挠度曲线微分方程中代入I_x的表达式，并沿立滑板竖向梁的长度方向，对y进行积分，求得立滑板的挠度ω和转角θ。

4.如权利要求2或3所述的一种卧式加工中心的立滑板结构优化方法，其特征在于：所述步骤3)中，遍历立滑板所有尺寸组合采用以下方法：在H_v，H_p，k的取值范围内，设定H_v，H_p，k的当前值为最小值，逐步增加H_p的值；如果H_p没有增加到最大值，则继续增加H_p的值；如果H_p的值增加到最大值，则完成了H_p的一次遍历，此时对k的值做出判断；如果k的值不为最大值，则增加k的值，赋予H_p的值为最小值，重新进行H_p的遍历；如果k的值为最大值，则完成了H_p和k的一次遍历，此时对H_v的值做出判断；如果H_v的值不为最大值，则增加H_v的值，赋予H_p和k的值为最小值，重新进行H_p和k的遍历；如果H_v的值为最大值，则所有尺寸的遍历结束。