噶米大型龙门机床滑枕的三维结构设计及有限元分析含全套CAD图纸说明

大型龙门机床滑枕的三维结构设计及有限元分析

[摘要]大型龙门机床具有加工跨距大、加工效率高等特点，适用于大尺寸零件的高精度加工，在

航空、船舶、汽车等领域应用广泛。横梁是龙门机床的主要支承部件，其结构和静力学特性直接影响机床的加工精度。

本课题针对陕西汉川机床有限公司正在研发的某型定梁龙门机床，应用SolidWorks软件对其滑枕进

行三维结构设计，然后应用ANSYS软件，对其进行静力特性分析，计算滑枕在切削力和自重作用下的变形和应力，验证设计是否满足机床的精度要求，并绘制设计图纸。

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。资料显示，目前全球发放的

SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最

大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中高级CAE工具之一。

[关键词]滑枕、静力特性、分析、SolidWorks、ANSYS

Three-dimensional structure of large gantry machine

ram design and Their Finite Element analysis

Abstract:Large gantry machines with processing large span, high efficiency

machining for large size precision machining parts, widely used in aviation, marine, automotive and other fields. Beam gantry machine is the main support member, the structure and static mechanical properties directly affect the machining accuracy.

The topic for the Shaanxi Hanchuan Machine Tool Co. is developing a fixed-beam gantry machine tool, SolidWorks software applications designed for its three-dimensional structure of the ram, and then using ANSYS software, its static characteristics analysis to calculate the cutting force ram and deformation and stress under its own weight, to verify whether the design meets the accuracy requirements of the machine, and draw the design drawings.

SolidWorks software is the world's first Windows-based development of three-dimensional CAD system. Statistics show that the current global release of SolidWorks software licenses to about 280,000, involving aerospace, locomotive, food, machinery, defense, transportation, mold, telecommunications, medical equipment, entertainment industry, commodity / consumer products, discrete manufacturing, global distribution more than 100 countries around 30,001 thousand enterprises. In the education market, each year nearly 145,000 students from 4,300 educational institutions worldwide through SolidWorks training courses.

ANSYS software is the financial structure, fluid, electric, magnetic, acoustic analysis in one of the large general-purpose finite element analysis software. United States developed the world's largest ANSYS finite element analysis software from one company, it interfaces with most CAD software, sharing and exchange of data, such as Creo, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD, etc., is a modern product design one senior CAE tools.

Key words：Ram, static characteristics, analysis, SolidWorks, AN

1引言

1.1大型龙门铣床的概述

龙门铣床简称龙门铣，是具有门式框架和卧式长床身的铣床。龙门铣床上可以用多把铣刀同时加工表面，加工精度和生产效率都比较高，适用于在成批和大量生产中加工大型工件的平面和斜面。数控龙门铣床还可加工空间曲面和一些特型零件。龙门铣床由门式框架、床身工作台和电气控制系统构成，龙门铣床具有足够的刚性，效率高，操作方便，结构简单，性能全面性等特点。但是在内外热源的影响下，龙门铣床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，对于龙门铣床来说，因为全部加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。

1.1.1国内外研究现状

我国龙门铣床产品的发展大致分为两个阶段。第一阶段在六十年代初至八十年代初，当时国内生产龙门铣床的厂家只有北一、武重等少数几家，产品多为加工宽度l米至2米的普通龙门铣床。后经过调整产品结构，开始试制数控龙门铣床。第二阶段从八十年代初改革开放至今，通过引进、消化吸收国外先进技术或与国外技术先进厂家合作生产，国内生产数控龙门镗铣床的厂家数量增多，产品规格增大，技术水平提高。

21世纪的近十年间是我国机床行业发展最快速的时期，由于国家很多重点大型工程的开展，各行业对于大型、重型、超重型龙门加工中心和数控龙门镗铣床的需求量增加，从而大大促进了该行业的快速发展。

从第十一届中国国际机床展（CIMT2009)中，我们可以看到到国内龙门铣床的发展状况：本次展出了整机重量超过100T的超重型龙门加工中心和数控龙门镗铣床的国内公司有8家之多，分别是沈一、中捷、武重、济二、大连机床、桂林、日发、海天等。 1.1.2国外的研究概况

上世纪80年代欧美日等先进工业国家先后完成了数控机床产业进程。并致力于科技创新和新产品的研发。美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司引导用于汽车工业和航空工业高速数控铣床的发展，日本牧野公司在高效精密加工中心方