CN220372633U - 一种龙门加工中心的十字双x式立柱横梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其中，包括横梁部分、立柱和加强筋；所述横梁部分采用两排“X形”式布筋结构，所述立柱设置在横梁部分的下方，所述立柱采用十字式布筋结构，所述立柱与横梁部分的结合处设置有加强筋，所述立柱底部为中空结构。本实用新型能够通过对横梁和立柱的布筋结构进行优化，以在保证自身刚度的情况下，有效大幅度降低自身重量，进而降低成本，减少材料的浪费，并通过在立柱与横梁部分的结合处设置加强筋，进而对结合处进行加固，有效减少对机床运行时精度的影响。

Description

一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构

技术领域

本实用新型涉及数控龙门铣床技术领域，特别是一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构。

背景技术

随着国内制造技术的飞速发展和市场规模的不断扩大，对于生产加工所需的数控机床的需求也在不断扩大，目前数控机床已被广泛应用于汽车、模具、航天、军工等领域。目前数控机床的立柱、横梁，往往采用高强度的铸铁材料制造而成，之后再装配到一起组成机床的立柱横梁结构。铸铁材料有着材料性能好和性价比高等优点，但铸铁材料本身的自重通常较大，尤其是应用在龙门加工中心后，在尺寸和横梁跨距的要求下，会导致其本身重量增大到以吨计。

但是，如果不对其进行轻量化，其本身的刚性往往会超出实际加工的需求，造成成本增加，并导致材料的浪费；如果轻量化的结构不合理，会造成部件刚性不足，存在安全隐患；并且，现有的龙门加工中心，立柱和横梁往往是分开加工后再进行装配组合，因此其存在结合面，当机床精度要求高或运行时间较长的时候，由于结合面的存在，可能会对机床的精度造成影响。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，以有效解决上述问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其中，包括横梁部分、立柱和加强筋；所述横梁部分采用两排“X形”式布筋结构，所述立柱设置在横梁部分的下方，所述立柱采用十字式布筋结构，所述立柱与横梁部分的结合处设置有加强筋，所述立柱底部为中空结构。

作为本实用新型的进一步改进：所述“X形”式布筋结构包括若干个横向排列的X形结构，相邻的X形结构通过十字式布筋机构分隔和连接。

作为本实用新型的进一步改进：所述横梁部分的背部轮廓设置为梯形。

作为本实用新型的进一步改进：所述加强筋为三角结构。

作为本实用新型的进一步改进：所述加强筋包括若干个平行设置的横筋、若干个平行设置支撑筋和若干个平行设置连接筋，所述横筋设置在横梁部分的底面上，所述横筋的一端与立柱连接，所述横筋的另一端与支撑筋的一端连接，所述支撑筋的另一端与立柱连接，所述若干个平行设置支撑筋通过连接筋相连。

作为本实用新型的进一步改进：所述横梁部分具有横状中空结构。

作为本实用新型的进一步改进：所述横梁部分的正面设置有导轨槽。

作为本实用新型的进一步改进：所述立柱的侧面设置有若干个通孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型能够通过对横梁和立柱的布筋结构进行优化，以在保证自身刚度的情况下，有效大幅度降低自身重量，进而降低成本，减少材料的浪费，并通过在立柱与横梁部分的结合处设置加强筋，进而对结合处进行加固，有效减少对机床运行时精度的影响。

附图说明

图1为本实用新型的H-H结构正视图。

图2为本实用新型的结构侧视示意图。

图3为本实用新型的H-H结构示意图。

图4为本实用新型的G-G结构示意图。

图5为本实用新型的加强筋结构示意图。

图6为本实用新型的仰视图。

图7为本实用新型的结构正视图。

图8为本实用新型的简支梁结构示意图。

图9为本实用新型的简支梁结构力学模型示意图。

附图标记说明：1-横梁部分；2-立柱；3-加强筋；21-中空结构；11-X形结构；12-“十字”结构；13-背部轮廓；31-横筋；32-支撑筋；33-连接筋；14-横状中空结构；15-导轨槽；22-通孔。

具体实施方式

现结合附图说明与实施例对本实用新型进一步说明：

实施例一：

本实施例提供如附图1-7所示的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其中，包括横梁部分1、立柱2和加强筋3；所述横梁部分1采用两排“X形”式布筋结构，所述立柱2设置在横梁部分1的下方，所述立柱2采用十字式布筋结构，所述立柱2与横梁部分1的结合处设置有加强筋3，所述立柱2底部为中空结构21。

在本实施例中，为了对横梁和立柱2的结构进行优化，将横梁部分1设置为上下设置的两排“双X”式的布筋结构，并将立柱2设置为十字式的布筋结构，以此，保证了其本身的刚性，同时能够有效减轻自身的重量，降低成本，并将两个立柱2的底部设置为中空结构21，能够减轻自身的重量。而在横梁和立柱2的结合处设置加强筋3，能够对结合处进行加强，进一步保证自身的性能。

具体的。如附图1-4所示，龙门加工中心的“十字双X”的结构设计，是为了在保证结构刚性性能的前提下，尽可能的轻量化。在两个立柱2部分，采用了十字形式的筋条布置，可以进一步轻量化。并在立柱2底部镂空设计为中空结构21，进一步轻量化，因为立柱2主要重量是上下方向，因此此处只需要十字形筋条就足以保证其刚度。

实施例二：

本实施例提供如附图1-7所示的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其中，包括横梁部分1、立柱2和加强筋3；所述横梁部分1采用两排“X形”式布筋结构，所述立柱2设置在横梁部分1的下方，所述立柱2采用十字式布筋结构，所述立柱2与横梁部分1的结合处设置有加强筋3，所述立柱2底部为中空结构21。

继续对本实施例中的“X形”式布筋结构的具体结构做进一步详细描述，如附图1-4所示，所述“X形”式布筋结构包括若干个横向排列的X形结构11，相邻的X形结构11通过十字式布筋结构分隔和连接。即左右相邻和上下相邻的X形结构11均通过十字式布筋结构中的“十字”结构12相分隔，也通过“十字”结构12相连接。

实施例三：

本实施例提供如附图1-7所示的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其中，包括横梁部分1、立柱2和加强筋3；所述横梁部分1采用两排“X形”式布筋结构，所述立柱2设置在横梁部分1的下方，所述立柱2采用十字式布筋结构，所述立柱2与横梁部分1的结合处设置有加强筋3，所述立柱2底部为中空结构21。

在本实施例中，如附图1-4所示，所述横梁部分1的背部轮廓13设置为梯形。此设置的目的在于横梁主要称重部分为前边的主轴箱挂载部分，因此横梁后方设置为梯形结构进一步轻量化。

实施例四：

本实施例提供如附图1-7所示的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其中，包括横梁部分1、立柱2和加强筋3；所述横梁部分1采用两排“X形”式布筋结构，所述立柱2设置在横梁部分1的下方，所述立柱2采用十字式布筋结构，所述立柱2与横梁部分1的结合处设置有加强筋3，所述立柱2底部为中空结构21。

在本实施例中，如附图1所示，所述加强筋3为三角结构。

进一步对本实施例中的三角结构做进一步详细描述，如附图5-6所示，所述加强筋3包括若干个平行设置的横筋31、若干个平行设置支撑筋32和若干个平行设置连接筋33，所述横筋31设置在横梁部分1的底面上，所述横筋31的一端与立柱2连接，所述横筋31的另一端与支撑筋32的一端连接，所述支撑筋32的另一端与立柱2连接，所述若干个平行设置支撑筋32通过连接筋33相连。

实施例五：

本实施例提供如附图1-7所示的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其中，包括横梁部分1、立柱2和加强筋3；所述横梁部分1采用两排“X形”式布筋结构，所述立柱2设置在横梁部分1的下方，所述立柱2采用十字式布筋结构，所述立柱2与横梁部分1的结合处设置有加强筋3，所述立柱2底部为中空结构21。

为了进一步对横梁部分1进行轻量化，如附图2-3所示，所述横梁部分1具有横状中空结构14。

具体的，所述横梁部分1的正面设置有导轨槽15。导轨槽15用于安装其他工作机构。

进一步的，为了继续对立柱2进行轻量化，所述立柱2的侧面设置有若干个通孔22。

实施例六：

本实施例提供一种龙门加工中心的立柱横梁结构，其中，包括横梁部分、立柱和加强筋。

在本实施例中，其横梁部分采用三角形形式、波浪形形式、X形形式、米字形形式等其中一种或多种组合的布筋结构，能够满足横梁部分的刚性要求。

本实用新型的结构分析：

如图8-9所示，本发明主要针对一种龙门机床立柱横梁的结构进行改善，以减少结合面数量，降低对精度的影响，同时减轻横梁自身的重量并改善横梁的性能。本发明中一体式立柱横梁整体结构如图1所示，该由部件1横梁部分和部件2左右立柱部分组成。

如图9所示，将该一体化立柱横梁简化为简支梁结构的力学模型。根据图中所示各尺寸参数，对于立柱横梁的结构变形量y_m如公式(1)所示：

自身一阶固有频率如公式(2)所示：

其中的结构刚度k可表示为公式(3):

截面惯性矩J可表示为公式(4)：

各公式中的变量含义如下：

M是横梁上简化主轴箱等部件的重量，ρ是密度，L是简化后横梁长度，g是重力常数通常取9.8N/kg，E是材料弹性模量，J是截面惯性矩；H和W分别是简支梁结构的截面的长和宽。

从公式(1)和(2)中可以看出，该一体式立柱横梁自身的性能，与自身的材料、质量以及刚度有关，由于一体式立柱横梁自身材料固定为铸铁材料不变，因此要想提高其性能，需要减轻重量或增加刚度。

为了提高一体式立柱横梁性能，对其结构进行轻量化设计，本发明中对一体式立柱横梁的轻量化设计方法为改善其主体内部结构，减少内部材料，同时在内部布置筋条以保证性能；如图1-5所示，本发明中对一体式立柱横梁内部结构布筋的结构为“十字双X”式结构，即立柱部分采用“十字”式布筋结构，横梁部分采用“十字双X”式布筋结构，并且在横梁和立柱的连接部分，增加加强筋结构，即结合处加强筋，左右立柱采用十字式筋条在轻量化的同时保证均匀承重，由于立柱主要受到由上而下的重力，因此竖直分布的“十字”式筋条分布，可以在承受重力的同时，最大化的减轻自身重量，横梁部分采用“十字双X”式布筋结构，由于横梁部分的主要负载来自于横梁自重和主轴部件重量等，所以在竖直方向上受到的载荷为主要来源，如果单独靠十字式筋条布置，可以会出现性能不够的情况，同时如果每个部位仅采用米字式筋条布置，横梁的轻量化会不足，因此，本方案提出“十字双X”式布筋的结构，即在十字结构的基础上，在上下各再设置双层X型筋条，有着比十字式布筋更强的性能，同时也比米字式布筋有着更好的轻量化效果。

为进一步减轻横梁重量以提高横梁性能，本发明中再对横梁背部结构进行轻量化优化，如图2所示，横梁部分的主要负载来自于横梁自重和主轴部件重量等，且主要集中在前半部分，因此，可再进一步对横梁部分轻量化，如图2所示，将横梁背部的外形轮廓结构设定为梯形，并在横梁部分处进行掏空，再次轻量化。由有限元仿真可知，该结构的应力集中点主要出现在横梁主体结构和横梁两侧左右立柱中间的连接处，为保证一体化立柱横梁的性能，在横梁部分与立柱支撑连接处增加加强筋，确保轻量化之后不会影响横梁性能，如图5结构所示，在立柱底部轻量化开孔。

对该结构进行有限元仿真验证其性能，改善后的结果1-4阶模态均有提升，且变形量几乎没有差距，减重比例达到12％，说明此结构方案是可行的。

本实用新型的主要功能：应用于各类龙门加工中心的结构设计，从结构上轻量化龙门加工中心的横梁部分和立柱部分的重量，并在两者的连接处设置加强筋对结合处进行增强，保证了自身的刚度。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“横”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型描述中，需要理解的是，术语“上端面”、“下端面”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于本实用新型的描述，因此不能理解为对本实用新型实际使用方向的限制。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本实用新型文件后，根据本实用新型的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (8)

1.一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其特征在于，包括横梁部分、立柱和加强筋；所述横梁部分采用双排“X形”式和单排十字式布筋结构，所述立柱设置在横梁部分的下方，所述立柱采用十字式布筋结构，所述立柱与横梁部分的结合处设置有加强筋，所述立柱底部为中空结构。

2.根据权利要求1所述的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其特征在于，所述“X形”式布筋结构包括若干个横向排列的X形结构，相邻的X形结构通过十字式布筋机构分隔和连接。

3.根据权利要求1所述的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其特征在于，所述横梁部分的背部轮廓设置为梯形。

4.根据权利要求1所述的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其特征在于，所述加强筋为三角结构。

5.根据权利要求4所述的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其特征在于，所述加强筋包括若干个平行设置的横筋、若干个平行设置支撑筋和若干个平行设置连接筋，所述横筋设置在横梁部分的底面上，所述横筋的一端与立柱连接，所述横筋的另一端与支撑筋的一端连接，所述支撑筋的另一端与立柱连接，所述若干个平行设置支撑筋通过连接筋相连。

6.根据权利要求1所述的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其特征在于，所述横梁部分具有横状中空结构。

7.根据权利要求1所述的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其特征在于，所述横梁部分的正面设置有导轨槽。

8.根据权利要求1所述的一种龙门加工中心的十字双X式立柱横梁结构，其特征在于，所述立柱的侧面设置有若干个通孔。