[发明专利]五轴动梁龙门立式铣床多位姿有限元建模方法

权利要求书

1.一种五轴动梁龙门立式铣床多位姿有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：结合部节点规划：根据有限元模型所需位姿变化步长和结合部类型，对结合部节点的位置分布与数量进行规划，并依照规划在机床各子结构几何模型对应位置建立硬点；

步骤S2：网格划分：设置材料参数与单元类型，使用自由划分方法对机床各子结构几何模型进行网格划分，将各子结构有限元模型的节点和单元设置为组件并分离有限元模型与几何模型；

步骤S3：组装有限元模型：将各子结构有限元模型导入同一有限元文件，并连接机床中所有的固定结合部，组装为初始的待调整位姿的整机有限元模型；

步骤S4：在位姿文件中输入目标位姿下机床各部件的位置及转角；

步骤S5：调整位姿：根据步骤S4中输入的目标位姿下机床各部件的位置及转角，建立各部件目标位姿下的局部坐标系C_n’，并将各部件由对应初始坐标系C_n0移动至对应局部坐标系C_n’，移动之前部件中各节点在初始坐标系C_n0中的坐标值与移动之后其在对应局部坐标系C_n’中的坐标值相同；

步骤S6：建立结合部及施加约束：根据步骤S1中结合部节点规划，选取相应节点创建弹簧阻尼单元并赋予其相应的刚度阻尼值；约束机床地脚螺栓处的节点自由度。

2.根据权利要求1所述的五轴动梁龙门立式铣床多位姿有限元建模方法，其特征在于：在步骤S1中，对结合部节点的位置分布与数量进行规划应满足以下条件：

对于直线滚动导轨结合部：设置导轨处硬点位置步长D，应满足的条件为：被所有相邻滑块处的硬点间距L_n整除，即满足：L_n/D＝整数,n＝1、2、……；对于滚动轴承结合部：设置内圈均布硬点数N₁ 与外圈均布硬点数N₂ 需满足数量关系：N₂/N₁＝整数，相应子结构转动分度De的计算公式为：360/N₂＝De。

3.根据权利要求1所述的五轴动梁龙门立式铣床多位姿有限元建模方法，其特征在于：在步骤S5中，初始坐标系C_n0与对应局部坐标系C_n’为相同种类的坐标系。

4.根据权利要求1所述的五轴动梁龙门立式铣床多位姿有限元建模方法，其特征在于：在步骤S6中，对于直线滚动导轨结合部，通过弹簧阻尼单元设置其法向刚度阻尼与切向刚度阻尼，将移动方向的刚度阻尼设为零；对于滚动轴承结合部，通过弹簧阻尼单元设置其径向刚度阻尼与轴向刚度阻尼，将转动方向的刚度阻尼设为零。

5.根据权利要求1所述的五轴动梁龙门立式铣床多位姿有限元建模方法，其特征在于：步骤S4-步骤S6均采用编程语言实现。