近年來，隨著我國航空航天、汽車、鐵路、機床等行業(yè)的不斷發(fā)展，石墨加工中心機床已成為制造業(yè)大零件加工的核心，具有加工質量高、加工量大等優(yōu)點。跨度大，剛度高，效率高。

石墨加工中心的性能直接影響到零件加工的質量和精度。石墨加工中心橫梁構件的靜、動態(tài)特性是影響加工中心性能的主要因素。因此，優(yōu)化和改進現(xiàn)有的梁結構，以滿足石墨加工中心的要求，是一個迫切需要解決的問題。本文采用有限元分析方法，對橫梁結構的動、靜狀態(tài)進行了分析，得出了橫梁結構的優(yōu)化設計和改進方案。

1.石墨加工中心和梁組件的結構特征

  石墨加工中心主要由工作臺、主軸箱、冷卻箱、橫梁、滑枕、滑座等組成。石墨加工中心加工中心主要由雙壁邊梁結構支撐。其中，橫梁組件主要包括主軸箱、滑動鞍座、主軸和橫梁，主要實現(xiàn)雙壁側梁上沿導軌的進給運動，進給運動方向主要為X軸。橫梁組件還承載著枕木和滑動座，其中枕木主要在滑動座上上下移動，而滑動座主要沿著橫梁上的導軌左右移動。在石墨加工中心運行過程中，當滑塊運行到最低點，滑塊處于橫梁的中間位置時，橫梁的彎曲變形能力達到最大，從而對橫梁各部件形成集中載荷。

導致橫梁的最大彎曲變形。此外，為了保證快速準確的加工，在加工過程中，梁組件會受到自身重力、加速度和減速度慣性力以及復雜的切屑力的影響，梁組件成為一個薄弱環(huán)節(jié)。因此，一些學者提出石墨加工中心最關鍵的部件，只有保持良好的動、靜性能，才能對大、重工件進行加工，保證其滿足高速運轉的要求。

2.基于有限元分析的梁結構靜動力分析

  本文重點研究了石墨加工中心梁組件的最大彎曲變形狀態(tài)。通過使用三維軟件Soid Works構建實體模型，在構建實體模型的過程中，為了保證計算效率和操作精度，簡化了梁相關組件，最后實現(xiàn)了動態(tài)梁結構的靜態(tài)特性采用有限元分析軟件。詳細分析。

2.1梁模型施工

  由So id Works構造的實體模型，其中梁和滑座為鑄件，設定材料為HT250，材料特性設定為：密度7 200 kg / m3，泊松比0.27，彈性模量1.3倍; 105兆帕。將組合梁結構實體模型導入ANSYSWorkbench有限元分析軟件，然后利用有限元分析組件將梁結構聯(lián)網(wǎng)。由于網(wǎng)格的劃分將直接影響有限元分析軟件計算的速度和精度[3]，基于此研究，主要結構是使用Solid45單元結構，其中單元結構設置為80mm，最后通過使用免費網(wǎng)格。除法方法最終得到梁構件的有限元模型，如圖2所示。

  其中，自由網(wǎng)格劃分是最自動化的網(wǎng)格劃分技術之一。它不僅可以在曲面上自動生成三角形或四邊形網(wǎng)格，還可以在體上自動生成四面體網(wǎng)格，節(jié)省時間和精力。在嚙合過程中，為了保證操作的準確性和效率，僅保留梁和柱以及相關部件以簡化模型。同時，應忽略并采用三維類型的倒角，倒圓和凸臺等小功能。

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