龙门式玻璃钻孔机横梁静动态分析及结构改进

陈 喆, 欧阳八生*, 谢永泉

(1.南华大学 机械工程学院,湖南 衡阳 421001;2.佛山山夏自动化机械有限公司,广东 佛山 528305)

0 引 言

玻璃是一种硬脆材料，在建筑、家具、装饰等行业应用非常广泛，由于大尺寸、厚型玻璃加工的需要，某企业自主研发了DAS系列1+1-3015龙门式玻璃钻孔机(如图1所示)，其结构主要由上、下机头组、立柱、横梁、玻璃输送装置、玻璃夹具等组成。该机床横梁采用龙门结构，长、宽、高的尺寸为4 180 mm×232 mm×1 170 mm，可满足大尺寸玻璃(宽度达3 015 mm)加工需要，其加强筋结构形状参考桥梁结构设计；加工方式采用上下对钻，上下横梁各装有两个主轴动力头，如图2所示，可达到加工厚型玻璃(厚度达12 mm)的需要。但这种大尺寸龙门式玻璃对向钻孔机床是公司首次研发，市面上也未见相关报道，在使用过程中，由于机头横向运动时横梁受机头自重而容易产生较大变形，导致机头主轴与工作台不垂直，难以满足上下双向对钻的加工精度要求，因此提高横梁性能对钻孔机的结构设计非常重要。

1—立柱；2—上机头组；3—下机头组；4—玻璃夹具；5—横梁；6—玻璃输送装置。图1 DAS系列龙门式玻璃钻孔机Fig.1 DAS series gantry glass drilling machine

本文以横梁为研究对象，运用有限元软件workbench对现有结构进行了静力和模态分析，为提高横梁的刚度，对横梁加强筋结构的形状和位置及结构进行改进，分析和比较横梁的静动态特性，不但要求保证足够的刚度，而且尽量减轻横梁的重量，以满足在保证加工精度的前提下，节约制造成本。

1—下主轴动力头；2—滑枕；3—滑座；4—上主轴动力头。……