[发明专利]一种数控铣床横梁的优化设计方法及优化设计的横梁

权利要求书

1.一种数控铣床横梁的优化设计方法，其特点在于，包括：

步骤S10，建立优化前横梁模型；

步骤S20，对优化前模型进行静力分析，获得X、Y及Z方向的静刚度；

步骤S30，对优化前模型进行网格划分，选取若干个实体单元进行有限元分析，通过若干个节点来定义实体单元，每个节点有3个自由度；

步骤S40，在模型上加均布载荷，在横梁底面两端基础面上以及螺栓孔采取全约束，将弯矩等效为两组均布载荷、并施加在左右两组受力块的前部，进行分析，获得总应力云图；

步骤S50，依据步骤S40的分析，对模型进行优化设计；

步骤S60，保持横梁原有的边界条件、载荷值和加载方式不变，对横梁进行静态分析；

步骤S70，将横梁静力分析实验结果与有限元计算值进行比较，验证模型的可行性。

2.根据权利要求1所述的数控铣床横梁的优化设计方法，其特征在于，步骤S10中，在ANSYS中使用命令流方法进行横梁的三维实体建模。

3.根据权利要求1所述的数控铣床横梁的优化设计方法，其特征在于，所述实体单元体通过20个节点来定义。

4.根据权利要求1所述的数控铣床横梁的优化设计方法，其特征在于，步骤S50中，所述对模型进行优化设计的步骤包括：

步骤S51，减小横梁结构背面的壁厚；

步骤S52，减小横梁结构的拱形支撑板的壁厚；

步骤S53，将横梁结构的肋板选择按照梯度减小进行优化。

5.根据权利要求4所述的数控铣床横梁的优化设计方法，其特征在于，所述肋板的厚度按每次递减2mm的梯度减小进行优化，其厚度由18mm减小到10mm。

6.根据权利要求1所述的数控铣床横梁的优化设计方法，其特征在于，依据步骤S70的比较结果，修改设计变量，生成新的优化模型，再次进行优化设计。

7.一种采用如权利要求1至6中任一项所述的优化设计方法设计的横梁，其特点在于，包括拱形支撑板(410)和设置在所述拱形支撑板(410)上的安装座(420)；所述安装座(420)一侧的固定块(450)内相间设置有若干个肋板(430)和若干个窗格(440)；相邻两个肋板(430)之间通过大隔板(431)和小隔板(432)连接；所述大隔板(431)和小隔板(432)之间具有内腔(433)；所述内腔(433)与所述窗格(440)相贯通。

8.根据权利要求7所述的优化设计的横梁，其特征在于，所述大隔板(431)的下端设置有第一边(4311)和第二边(4312)，所述第一边(4311)和第二边(4312)之间具有夹角A。

9.根据权利要求8所述的优化设计的横梁，其特征在于，所述夹角A为230°～240°。

10.根据权利要求7所述的优化设计的横梁，其特征在于，所述窗格(440)贯穿所述固定块(450)的前面和后面。