[发明专利]PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法

权利要求书

1.一种PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，根据长度、宽度、高度的预设值，建立横梁模型；

步骤b，仅改变模型的宽度值，经有限元仿真，得到横梁的结构性能与宽度值的变化关系：横梁变宽时，横梁前后方向刚度增加，模态频率提高，综合变形减小，横梁质量增大，当模态频率提高到最大值且综合变形减小到最小值时，随着横梁质量增大，模态频率降低，横梁上下方向变形增大；

步骤c，仅改变模型的高度值，经有限元仿真，得到横梁的结构性能与高度值的变化关系：横梁变高时，上下方向刚度增加，模态频率提高，综合变形减小，但横梁质量增大，当模态频率提高到最大值且综合变形减小到最小值时，随着横梁质量增大，横梁上下及前后方向变形增大；

步骤d，根据横梁的结构性能与宽度值、高度值的变化关系及制作成本，确定最优宽度值及最优高度值。

2.根据权利要求1所述的PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法，其特征在于，在步骤d之后，还包括以下步骤：

步骤e，将所述横梁模型分割为上板、下板、前板、背板、墩子及内部六块区域；

步骤f，在最优宽度值、最优高度值、长度预设值及上板、下板、前板、背板及墩子的预设值不变的条件下，在横梁模型内部设定不同的加强筋结构，经有限元仿真，得到不同加强筋结构下横梁的结构性能；

步骤g，根据不同加强筋结构下横梁的结构性能，确定最优加强筋结构。

3.根据权利要求2所述的PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法，其特征在于，在步骤g之后，还包括以下步骤：

步骤h，在最优宽度值、最优高度值、最优加强筋结构、长度预设值及下板、前板、背板及墩子的预设值不变的条件下，仅改变模型中上板的厚度值，经有限元仿真，得到横梁的结构性能与上板厚度值的变化关系：上板厚度值增加时，横梁的抗扭能力增强，横梁上导轨的前后变形变小；

步骤i，根据横梁的结构性能与上板厚度值的变化关系及制作成本，确定最优上板厚度值。

4.根据权利要求3所述的PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法，其特征在于，在步骤i之后，还包括以下步骤：

步骤j，在最优宽度值、最优高度值、最优加强筋结构、最优上板厚度值、长度预设值及前板、背板、墩子的预设值不变的条件下，仅改变模型下板的厚度值，经有限元仿真，得到横梁的结构性能与下板厚度值的变化关系：下板厚度值增加时，横梁的抗扭能力增强，横梁下导轨的前后变形变小；

步骤k，根据横梁的结构性能与下板厚度值的变化关系及制作成本，确定最优下板厚度值。

5.根据权利要求4所述的PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法，其特征在于，在步骤k之后，还包括以下步骤：

步骤l，在最优宽度值、最优高度值、最优加强筋结构、最优上板、下板厚度值、长度预设值及背板、墩子的预设值不变的条件下，仅改变模型前板的厚度值，经有限元仿真，得到横梁的结构性能与前板厚度值的变化关系：前板厚度增加时，横梁的变形减小，抗扭能力增强；

步骤m，根据横梁的结构性能与前板厚度值的变化关系及制作成本，确定最优前板厚度值。

6.根据权利要求5所述的PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法，其特征在于，在步骤m之后，还包括以下步骤：

步骤n，在最优宽度值、最优高度值、最优加强筋结构、最优上板、下板、前板厚度值、长度预设值及墩子的预设值不变的条件下，仅改变模型背板的厚度值，经有限元仿真，得到横梁的结构性能与背板厚度值的变化关系：背板厚度增加时，横梁的变形减小，抗扭能力增强；

步骤o，根据横梁的结构性能与背板厚度值的变化关系及制作成本，确定最优背板厚度值。

7.根据权利要求6所述的PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法，其特征在于，在步骤o之后，还包括以下步骤：

步骤p，在最优宽度值、最优高度值、最优加强筋结构、最优上板、下板、前板、背板厚度值、长度值预设值不变的条件下，仅改变墩子的结构，经有限元仿真，得到墩子在不同结构下横梁的结构性能；

步骤q，根据墩子在不同结构下横梁的结构性能及制作成本，得确定最优墩子结构。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的PCB加工机床铸铁横梁优化设计方法，其特征在于，所述有限元仿真的具体步骤为：

定义模型材质；

定义边界条件及模型所需加载的力；

将模型划分为多个单元网格；

对各个单元网格建立力学方程，求解并综合得到模型的结构性能。