床身部件是數控機床的主要部件,是結構及受力形式比較復雜的部件。在加工的某一工況下,床身除墊鐵支承面之外,受力面主要是與立柱相配合的面,與滑鞍配合的面。床身是數控機床中受力比較復雜的部件,通過力流原理借助力學模型對床身結構進行優化。
在進行床身的優化設計前,先要建立床身的三維模型,并且要進行一些必要的簡化,為了方便后面的計算機運行,提高其軟件運行效率。原則如下所示。
(1)要去掉直徑小于10 mm的小孔,高度或深度尺寸不大于5 mm的凸臺或者凹槽、獨立面等特征,半徑小于10 mm的圓角特征和邊長小于10mm的倒角。
(2)模型中未刪除的螺紋孔應采用光孔替代,沉頭孔改為非沉頭孔(直孔)。
(3)所有的導軌和滑塊安裝孔,壓塊安裝孔都要去掉。
以立式加工中心VM1706H的床身為例,分析縱向筋形式對床身剛度的影響,導軌正下方的縱向筋不要折斷最好一致延伸,并盡量不開孔,如鑄造工藝要求開孔,最好開圓孔,并且下方直接用墊鐵支承。
其中力流存在流方向急劇轉折,會出現力流高度密集區,而引起應力集中,應力集中是造成零件失效,剛度下降的重要因素。另則其力流比較平緩,并且距離地腳的距離要近,更加符合力流最短原則,承載更合理。考慮保證鑄造工藝的條件下,參數優化內墻角度。
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