[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种卧式加工中心的立滑板，特别是关于一种卧式加工中心的立滑板及立滑板结构优化方法。

背景技术

数控机床是制造业的基础，对国民经济的发展具有重要意义。为了提高竞争力，要求对机床的移动部件在满足刚度的基础上做轻量化设计。但是目前我国的机床结构设计，还是基于经验的设计，对受力分析，以及刚度校核，并没有太多的研究，因此，从刚度的角度分析，目前机床结构的设置仍不够合理。箱中箱结构形式，是卧式加工中心的发展潮流，其中最大的移动部件是立滑板。对立滑板的结构尺寸进行优化设计，在满足刚度的基础上减轻质量，对于整机的性能提高影响很大，但是，目前很少有相关优化方法的研究。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在满足刚度的基础上，减轻立滑板质量的卧式加工中心的立滑板及立滑板结构优化方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：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。

上述一种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。

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：