專利名稱：一種臥式加工中心的立滑板及立滑板結構優化方法
技術領域：
本發明涉及一種臥式加工中心的立滑板，特別是關于一種臥式加工中心的立滑板及立滑板結構優化方法。
背景技術：
數控機床是制造業的基礎，對國民經濟的發展具有重要意義。為了提高競爭力，要求對機床的移動部件在滿足剛度的基礎上做輕量化設計。但是目前我國的機床結構設計， 還是基于經驗的設計，對受力分析，以及剛度校核，并沒有太多的研究，因此，從剛度的角度分析，目前機床結構的設置仍不夠合理。箱中箱結構形式，是臥式加工中心的發展潮流，其中最大的移動部件是立滑板。對立滑板的結構尺寸進行優化設計，在滿足剛度的基礎上減輕質量，對于整機的性能提高影響很大，但是，目前很少有相關優化方法的研究。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠在滿足剛度的基礎上，減輕立滑板質量的臥式加工中心的立滑板及立滑板結構優化方法。為實現上述目的，本發明采取以下技術方案一種臥式加工中心的立滑板，其特征在于它包括一體設置的兩條豎向梁和兩條橫向梁，所述兩條豎向梁上分別設置有一豎向導軌，每條所述豎向導軌上分別間隔設置有兩個豎向滑塊，四個所述豎向滑塊連接主軸箱； 所述立滑板的所述兩條豎向梁呈梯形，且所述兩條豎向梁的內部中空。上述一種臥式加工中心的立滑板的結構優化方法，其包括以下步驟1)設置目標設定模塊、遍歷計算模塊和結果評價模塊；幻在目標設定模塊中，根據工況，設定立滑板需要滿足的剛度值，剛度為切削力內與撓度的比值，目標設定模塊根據已知的剛度值和切削力內即可求出撓度ω s，再根據幾何關系可以求出對應于撓度ω 3的立滑板的轉角θ s ； 3)在遍歷計算模塊中輸入步驟2)中得到的撓度和轉角θ s作為約束值；立滑板質量m 與Hv，Hp, k，1有關，其中，Hv表示立滑板橫向梁的厚度，Hp表示立滑板豎向梁中部的厚度，1 表示立滑板豎向梁梯形凸起的上底邊長度；k表示立滑板豎向梁梯形凸起的斜邊在立滑板下底邊的垂向投影長度；在遍歷計算模塊中將Hv，Hp, k作為優化尺寸，并根據裝配要求，設定Hv，Hp, k的取值范圍；在Hv，Hp, k的取值范圍中，遍歷所有的尺寸組合，并計算對應于每個尺寸組合的立滑板在切削力1 作用下的撓度ω i和轉角Qi，如果…彡0^且Qi^ 0s, 則計算此時的立滑板的質量，并保存此時的優化尺寸值和立滑板的質量；4)將步驟幻中得到的滿足剛度條件的所有尺寸值及對應的立滑板的質量輸入給結果評價模塊，結果評價模塊繪制出所有立滑板的質量與對應尺寸值的關系圖，并選取、輸出立滑板的最小質量和對應的結構尺寸，立滑板的結構優化結束。所述步驟幻和步驟幻中，求取立滑板撓度ω和轉角θ的計算方法如下立滑板豎向梁的慣性矩Ix為
權利要求
1.一種臥式加工中心的立滑板，其特征在于它包括一體設置的兩條豎向梁和兩條橫向梁，所述兩條豎向梁上分別設置有一豎向導軌，每條所述豎向導軌上分別間隔設置有兩個豎向滑塊，四個所述豎向滑塊連接主軸箱；所述立滑板的所述兩條豎向梁呈梯形，且所述兩條豎向梁的內部中空。
2.一種如權利要求1所述臥式加工中心的立滑板的結構優化方法，其包括以下步驟1)設置目標設定模塊、遍歷計算模塊和結果評價模塊；2)在目標設定模塊中，根據工況，設定立滑板需要滿足的剛度值，剛度為切削力內與撓度《3的比值，目標設定模塊根據已知的剛度值和切削力內即可求出撓度，再根據幾何關系可以求出對應于撓度的立滑板的轉角θ s ；3)在遍歷計算模塊中輸入步驟2)中得到的撓度和轉角θs作為約束值；立滑板質量m與Hv，Hp, k，1有關，其中，Hv表示立滑板橫向梁的厚度，Hp表示立滑板豎向梁中部的厚度，1表示立滑板豎向梁梯形凸起的上底邊長度；k表示立滑板豎向梁梯形凸起的斜邊在立滑板下底邊的垂向投影長度；在遍歷計算模塊中將Hv，Hp, k作為優化尺寸，并根據裝配要求，設定Hv，Hp, k的取值范圍；在Hv，Hp, k的取值范圍中，遍歷所有的尺寸組合，并計算對應于每個尺寸組合的立滑板在切削力內作用下的撓度Oi和轉角Qi，如果CoiS 0^且 θ^ θ s，則計算此時的立滑板的質量，并保存此時的優化尺寸值和立滑板的質量；4)將步驟幻中得到的滿足剛度條件的所有尺寸值及對應的立滑板的質量輸入給結果評價模塊，結果評價模塊繪制出所有立滑板的質量與對應尺寸值的關系圖，并選取、輸出立滑板的最小質量和對應的結構尺寸，立滑板的結構優化結束。
3.如權利要求2所述的一種臥式加工中心的立滑板結構優化方法，其特征在于所述步驟幻和步驟幻中，求取立滑板撓度ω和轉角θ的計算方法如下立滑板豎向梁的慣性矩Ix為
4.如權利要求2或3所述的一種臥式加工中心的立滑板結構優化方法，其特征在于 所述步驟3)中，遍歷立滑板所有尺寸組合采用以下方法在Hv，Hp，k的取值范圍內，設定Hv， Hp，k的當前值為最小值，逐步增加％的值；如果Hp沒有增加到最大值，則繼續增加Hp的值； 如果Hp的值增加到最大值，則完成了 Hp的一次遍歷，此時對k的值做出判斷；如果k的值不為最大值，則增加k的值，賦予Hp的值為最小值，重新進行Hp的遍歷；如果k的值為最大值， 則完成了 Hp和k的一次遍歷，此時對Hv的值做出判斷；如果Hv的值不為最大值，則增加Hv 的值，賦予Hp和k的值為最小值，重新進行Hp和k的遍歷；如果Hv的值為最大值，則所有尺寸的遍歷結束。
全文摘要
本發明涉及一種臥式加工中心的立滑板及立滑板結構優化方法，其特征在于立滑板包括一體設置的兩條豎向梁和兩條橫向梁，兩條豎向梁上分別設置有一豎向導軌，每條豎向導軌上分別間隔設置有兩個豎向滑塊，四個豎向滑塊連接主軸箱；立滑板的兩條豎向梁呈梯形，且兩條豎向梁的內部中空。1)設定立滑板需要滿足的剛度值，求出對應的撓度ωs和轉角θs；2)將撓度ωs和轉角θs作為約束值，在Hv，Hp，k的取值范圍中，遍歷所有的尺寸組合，找出所有滿足剛度條件的優化尺寸值和對應的立滑板質量；3)選取、輸出立滑板的最小質量和對應的結構尺寸，立滑板的結構優化結束。本發明能夠在滿足剛度的基礎上，減輕立滑板的質量，因此，可廣泛用于臥式加工中心的設計過程中。
文檔編號B23Q1/25GK102366895SQ20111030764
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月12日 優先權日2011年10月12日
發明者凌衛國, 劉倚瑞, 葉佩青, 張輝, 甘青, 祝莉平, 趙彤, 郭壘 申請人:南通科技投資集團股份有限公司, 清華大學