[发明专利]一种新型高性能蜂窝式横梁结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种新型高性能蜂窝式横梁结构及其制造方法，步骤一、构建理论分析模型并搭建数控机床横梁有限元模型，推导获取整体刚度矩阵和载荷向量数学模型其中Ge表示单元刚度矩阵，{p}e表示单元节点负荷矩阵，E表示总的单元个数，得到相应的仿真边界条件；步骤二、结构设计软件Solidworks进行建立合理的模型，并通过有限元分析软件Ansysworkbench进行机床力场分布分析和形变量计算；步骤三、根据该机床中力场分布和形变量计算结果，进行构件蜂窝式横梁结构。本发明的一种新型高性能蜂窝式横梁结构及其制造方法，在减少生产成本的同时，还能够提高该数控机床工作效率和减少运行故障率。

技术领域

本发明涉及数控机床加工的领域，尤其是一种新型高性能蜂窝式横梁结构 及其制造方法。

背景技术

近年来，数控技术的出现，尤其是在机械制造业方面带来了革命性的变化 和发展。并且，随着计算机技术和现代化工业结构设计技术的快速发展以及装 备制造业对数控机床的大量需求，促进了数控机床的发展和应用。开展的计划 和已全面启动和实施的科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”，表明我 国对发展国产数控机床的重视和提倡。由于我国在数控机床方面发展相对日本、 英国、德国等发达国家较晚，导致我国大部分先进的数控机床和主要功能部件 依靠进口。因此，在了解数控机床技术发展现状和趋势的同时，有必要针对大 型高性能数控机床进行研究，形成具有独立自主产权的先进数控车床制造技术， 促进我国数控机床方面的发展，以改善国内不断增长的需求。

根据数控机床的结构和工作过程，可以看出数控车床是典型的一种机电一 体化产品，其中包括现代机械制造技术、自动控制技术、故障检测技术、现代 通信技术，从而实现高效率、高精度、高柔性和高自动化的现代机械加工。并 且，数控车床是在机床应用中占有比例较大、自动化程度较高。它同其它机电 一体化产品一样，也是由机械本体、驱动系统、电子集成控制单元、检测传感 单元部分和执行结构单元(伺服系统)组成。与普通机床不同的是，数控机床 在加工零件时，是由操作者根据零件图纸的要求，不断改变刀具与工件之间的 相对运动轨迹，由刀具对工件进行切削而加工出合要求的零件；而在数控车床上加工零件时，则是将被加工零件的加工过程顺序、工艺参数要求和车床运动 要求用数控机器语言编制出相应的控制加工程序，然后输入到控制单元中，在 向伺服系统发出执行命令，有伺服系统驱动机床进行部件的移动和车床刀具的 控制，从而完成零件的加工。省略了烦冗的普通机床加工中的不断改变刀具和 工件之间的反反复复操作，实现了高度自动控制率，降低了人力、物力等方面 的经济投入。

我国高性能机床的研制相对于国外发达国家较晚，虽然经过近几年的快速 发展，但和发达国家相比还有很大差距，主要包括：超精密非球面车床还不能 批量化生产；机床的精度一般比国外大约要低一个等级或标准；机床精度的保 持时间大大低于国外同类产品。因此，国内高性能的数控机床或者重要核心部 件主要依靠进口。根据相关数据统计，在国内市场方面，中国国产机床目前只 有30％的数控化率，与发达国家60％～70％的水平存在很大差距，存量机床的数 控化率只有10％左右；而且，国产中高档数控机床总和不到20％，国内高档精密 控制的机床自给率不到5％，约有95％依赖进口。

高性能大型移动龙门式车床机床与普通加工车床相比，在大型装备和精密 部件加工方面具有得天独厚的优势和广泛的应用。随着随着网络化技术和信息 化技术的不断发展以及数控集成系统的不断完善，当今的数控机床快速地向高 速、高精度、复合、智能、环保方面发展，以应对目前越来越复杂的加工工件 和高度自动化要求。本发明着重考虑到这方面的因素，提出了一种新型高性能 蜂窝式横梁结构设计，并利用一种新颖的力场结构耦合仿真分析方法，得到该 结构的受力场分布和形变量，由此作为该机构设计的理论基础和依据，最后再 结合实际生产经验进行了有效地设计和制造。

发明内容