定梁龙门加工中心横梁导轨变形分析与优化设计

度 Ｚ 以上 下 导 轨 宽 度 （。 。 和 。那 作 用 于横 梁 两 导 轨 乘 ｂ 、ｂ）
顶 面 的 压 强 Ｐ＝ ｇ ［ ｂ ＋ ２ ］＝ ．ｘ ３ ２ ［ ．５ （ ．６ ｌｍ ／ １（ ｔ６ ） ９８ ２ ４ ＋ ０ ｘ ００ ＋ ８ Ｏ ４ ］＝ ． ｌ ５（ ａ ２ ０ （Ｐ ） ． ） ２７ Ｐ ）＝ ７ ｋ ａ 。 ０ ×０ 另 外 作 用 于上 导轨 背 面 Ａ点 受 到 了 向前 颠 覆 力 产 生 的 压 力 ， 以下 导 轨 Ｂ点 为 支 点 ，滑 鞍 滑 枕 部 件 重 心 Ｃ点 在 上 、下 导 轨 向 下延 长线 上 ．重 心 约 与 下 导 轨 距 离 约 等 于 上 下导轨 间距的距离 设定 为 口 ．上 下 导 轨 延 长 线 与 垂 直 线 构 成 １ ．。 根 据 杠 杆 原 理 与 分 力 的 计 算 公 式 ， ４５ ， ＝ ｇ ｍ．
ｔ ｌ ．。 ， ＝ ｇａ ｌ ．。 ２ ４ ｘ ．ｘ ． ９ ５ ４ Ｎ，那 作 用 ａ ４５ ０ ｍ ｔｎ ４５ ＝ ３ ２ ９８ ０２ ＝ ９ ４ ｎ ５
于 横 梁 上 导轨 背 面 Ａ 点 的 压 强 Ｐ＝ ／（ｂ ）＝ ９ ４ （ ．５ ２ＦＩ ｔ３ ５ ４ ＋ ０８ ｘ
００ ） ：１ ０ １ ５ （ ａ ＝ ４ （ Ｐ ） ．５ ． ｘ０ ４ Ｐ ） １０ ｋａ 。
。 ． ．
＿ ：曼 轨 的变 形 问 题 是 这 类 产 品 的关 键 技 术 难 题 ．针 对 此 问 题 进 行 研 究 ，找 出从 设 计 制 造 过 程 囊 ｌ
关 键 词 ：龙 门加 工 中心 ；横 梁 ；导 轨 ；变 形 中 图分 类 号 ：Ｔ ６ ９ Ｇ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ４ ２ （０ ０ ０ ０ — ２ ０ ９ ９ ９ ２ １ ）１ － １ ４ ０ １
横 梁 是 龙 门 加 工 中心 的 关 键 零 件 ， 它 是 连 接 ｙ、Ｚ轴 零部 件 的 桥 梁 ，它 的设 计 精 度 ，加 工 精 度 直 接 影 响 机 床 的
下 导 轨 顶 面受 到 滑 鞍 和 滑 枕 的重 力 作 用 ．滑 鞍 滑 枕 部件 总
重 为 约 为 ｍ＝ ３ ２ ｇ ２ ４ ｋ 。作 用 于 导 轨 面 面 积 Ｓ为 滑 鞍 导 轨 长
定 粱龙 门加 工 中心 横 梁 导轨 变 形分 析 与优 化 设 计
李伯 基 ，冯 智 宁 ，梁 启 刚
（ 州机 床 厂 有 限公 司 ， 广 东广 州 广 ５１３ １ ４ ０）
结 构 合 理 ，通 过 工 件 宽 度 大 、刚 性 好 、生 产 效 率 高 ，在 大 型 机 械 铣 削 加 工 领域 中 得 到 广 泛 的 应 用 。但 是 ，龙
几何 精 度 、位 置 精 度 等 。定 梁 龙 门 铣 床 其 中 横 梁 的 导 轨 精
度最 重 要 ．如 何 在 设 计 上 和零 件 加 工 上 减 少 横 梁 导 轨 变形
是机 床精 度 保 证 的关 键 。 下 面 以 Ｇ— Ｋ ４ ２定 梁 龙 门 加 工 中 心 的 横 梁 作 为 例 Ｘ ２１ 子 ，分析 如 何 减 少 横 粱 导 轨 变 形 带 来 的 精 度 影 响 。该 系列 机 床 的横 梁 导 轨 副 采 用 阶 梯 型 分 布 贴 螺 矩 形 硬 轨 结 构 。
２结 构 设 计 上 分 析 横 梁 变 形 情 况 并 进 行 对 比
优 化 设 计
２１ 梁 受 载 的 简 化 设 定 ．横
因为 横 梁 是 安 装 在 梁 立 柱 上 ， 中 间 悬 空 、滑 鞍 滑 枕 压 在 横 粱 上 。重 力会 造 成 横 梁 下 压 的 导 轨 变 形 ；另 外 滑 枕 滑
在 横 梁 导 轨 上 移 动 ， 当移 动 到 不 同位 置 时 ，也 会 引起 横 梁
不 同 方 向 不 同 程 度 的弯 曲变 形 。 另 外 在 制 造 丁 艺 上 ． 对横
梁 的 导 轨 的 磨 削 加 １ 、横 梁 的 时 效 处 理 、热 处 理 等 都 是 防 二 止横 梁导 轨 自身不 稳 定 产 生 变 形 的方 法 ＿ 械 加 工 领 域 中得 到 广 泛 的应 用 。 它
鞍 等 部 件 是 前 倾 结 构 ，对 横 梁 产 生 一 个 向前 的颠 覆 力 ，从
而产 生 导 轨 变 形 。故 我 公 司 的横 梁 导 轨 结 构 是 阶梯 型 双 矩 形 硬 轨结 构 ，该 结 构 在 国 内应 用 较 少 ，主 要 是 阶 梯 型 硬 轨 的加 工 精 度 要 求 较 高 ．但 硬 轨 结 构 比线 轨 刚性 更 高 ，阶 梯 型分 布 也 使 受 力 更 合 理 ，是 本 机 床 的 设 计 创 新 点 。 通 过 分 析对 比机 床 滑 鞍 滑 枕 在 横 粱 上 不 同 的 加 工 位 置 ， 以 及 滑 枕 不 同 的 下 伸 长 度 ．对 横 梁 产 生 的 变 形 是 不 同 的 。但 是 由经 验 可 以确 定 ： 当滑 鞍 处 于 横 梁 中 间 ．并 且 滑 枕 向下 伸 出 长 度最 长时 ．横 梁 所 承 受 的载 荷 达 到 最 大 ［。 ２ ］ 如 图 １ 示 ．横 梁 导 轨 成 阶 梯 结 构 分 为 上 下 导 轨 ，上 所
的特 点 是 结 构 合 理 ，通 过 工 件 宽 度 大 、刚 性 好 、 生产 效 率 高 ．适 合 大 型 零 件 的铣 、钻 等 序 加 工 。 在 重 工 业 上 得 到 广 泛 使 用 。但 是 龙 门加 工 中 心 的 结 构 确 定 了 它 有 一个 设 计 制 造 难 点 —— 横 梁 导 轨 的 变 形 问 题 ，即 横 梁 部 件 靠 两 个 立 柱 在 两 端 支 承 ， 中 间 悬 空 ， 横 梁 除 了 本 身 自 重 造 成 变 形 外 ， 当滑 鞍 和 滑枕 等 部 件 安 装 在 横 梁 的 一 个 侧 面 上 。并 且