本發(fā)明涉及重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

機(jī)床制造業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的心臟，其性能水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志，重型數(shù)控龍門機(jī)床由于體積龐大，重量大，雙驅(qū)不同步等，又有著區(qū)別于普通數(shù)控機(jī)床機(jī)械的自身特點(diǎn)，裝配過程還受制于大型構(gòu)件自身重力變形、加工誤差尤其是導(dǎo)軌的直線度、平行度和平面度的影響、裝配人員的技能水等因素制約著裝配精度。因此，研究重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力在不同裝配狀態(tài)條件下應(yīng)力應(yīng)變和精度狀態(tài)隨時(shí)間的變化；應(yīng)力放散效應(yīng)對(duì)精度和精度保持性的影響具有重要意義。

近年來太原科技大學(xué)的溫淑花等人深入研究了結(jié)合面間的動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)特征參數(shù)，揭示了法向接觸剛度、法向接觸阻尼、切向接觸剛度、切向接觸阻尼隨著法向載荷、切向載荷、分形尺度參數(shù)和結(jié)合面分形特征長度尺寸參數(shù)的變化規(guī)律，但未進(jìn)一步研究機(jī)床上的滑動(dòng)導(dǎo)軌表面的動(dòng)態(tài)特性。南京理工大學(xué)的郭成、王維友等人研究了滑動(dòng)導(dǎo)軌上的面壓、滑塊的滑動(dòng)速度、潤滑介質(zhì)和貼塑對(duì)導(dǎo)軌的動(dòng)剛度和阻尼的影響，模擬了機(jī)床橫梁自重的變化對(duì)結(jié)合面動(dòng)剛度帶來的影響，但未模擬導(dǎo)軌間的不平行度和機(jī)床雙驅(qū)不同步導(dǎo)致動(dòng)剛度以及整體裝配精度的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)。該試驗(yàn)平臺(tái)能夠測試重型機(jī)床雙驅(qū)不同步時(shí)對(duì)裝配應(yīng)力和精度的影響、重型機(jī)床活動(dòng)橫梁自重對(duì)裝配應(yīng)力的影響和導(dǎo)軌的平行度和平面度誤差對(duì)裝配應(yīng)力和精度的影響，測試結(jié)果可以為重型機(jī)床結(jié)構(gòu)精度保持性和可靠性研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于該試驗(yàn)平臺(tái)包括底座、水平導(dǎo)軌、滑塊、后支架、水平液壓缸、立柱、平衡連接板、豎直液壓缸和活動(dòng)橫梁；所述水平導(dǎo)軌、滑塊、后支架、水平液壓缸、立柱和豎直液壓缸均為兩個(gè)；兩條水平導(dǎo)軌對(duì)稱地布置在底座上；兩個(gè)滑塊分別安裝于各自的水平導(dǎo)軌上，滑塊與水平導(dǎo)軌的側(cè)接觸面之間存在間隙；兩個(gè)立柱分別安裝于各自的滑塊上；兩個(gè)后支架對(duì)稱地安裝在底座上，位于各自水平導(dǎo)軌的末端；兩個(gè)水平液壓缸通過各自的后支架固定在底座上，兩個(gè)水平液壓缸的液壓缸桿分別通過鉸接連接頭與各自的立柱連接；兩個(gè)立柱均與平衡連接板連接，通過平衡連接板將兩個(gè)立柱連接起來；兩個(gè)立柱側(cè)面均開有豎直導(dǎo)軌，活動(dòng)橫梁安裝于立柱的豎直導(dǎo)軌上；兩個(gè)豎直液壓缸固定在平衡連接板上，兩個(gè)豎直液壓缸的液壓缸桿分別通過鉸接連接頭與活動(dòng)橫梁連接；

所述兩個(gè)水平液壓缸平行且處于同一水平面上；兩個(gè)后支架與底座的結(jié)合面在同一水平面上且平行于水平導(dǎo)軌，兩個(gè)后支架與各自的水平液壓缸的結(jié)合面處在同一豎直平面內(nèi)；水平液壓缸的液壓缸桿軸心垂直于與其連接的鉸接連接頭與立柱的結(jié)合面；兩個(gè)豎直液壓缸平行且與平衡連接板結(jié)合面垂直，豎直液壓缸的液壓缸桿軸心垂直于與其連接的鉸接連接頭與活動(dòng)橫梁的結(jié)合面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：

1.該試驗(yàn)平臺(tái)能夠測試重型機(jī)床雙驅(qū)不同步、活動(dòng)橫梁自重和導(dǎo)軌的平行度和平面度誤差對(duì)裝配應(yīng)力和精度的影響，測試結(jié)果可以為重型機(jī)床導(dǎo)軌裝配優(yōu)化，滑塊預(yù)緊力優(yōu)化，導(dǎo)軌平行度優(yōu)化提供依據(jù)。

2.重型機(jī)床由于底座、導(dǎo)軌寬大行程較長，所以雙導(dǎo)軌之間的平行度對(duì)重型機(jī)床的影響大于普通機(jī)床，通過調(diào)節(jié)水平鑲條和豎直鑲條分別創(chuàng)造滑塊與水平導(dǎo)軌、活動(dòng)橫梁與立柱的豎直導(dǎo)軌之間的平行度變化，從而模擬不同平行度情況下結(jié)合面的應(yīng)力和應(yīng)變的變化狀態(tài)。

3.雙驅(qū)是重型機(jī)床的一大特點(diǎn)，該試驗(yàn)平臺(tái)利用雙液壓缸代替雙驅(qū)電機(jī)、絲杠，利用節(jié)流閥調(diào)節(jié)創(chuàng)造雙驅(qū)動(dòng)的不同步、測試雙驅(qū)不同步時(shí)對(duì)裝配應(yīng)力和精度的影響。

4.活動(dòng)橫梁自重也是重型機(jī)床有別于普通機(jī)床的另一大特點(diǎn)，在活動(dòng)橫梁加注砝碼模擬重型龍門銑床橫梁自重對(duì)裝配應(yīng)力、應(yīng)變和精度的影響。

5.該試驗(yàn)平臺(tái)導(dǎo)軌-滑塊動(dòng)結(jié)合面試驗(yàn)的狀態(tài)與真實(shí)的重型機(jī)床上導(dǎo)軌-滑塊動(dòng)結(jié)合面的狀態(tài)基本相同，保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用的一致性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)軸測示意圖；

圖2為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)圖1的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖3為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)軸測示意圖；

圖4為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)圖3的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖5為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的平衡連接板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的立柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的后支架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的滑塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的滑塊、水平導(dǎo)軌與水平鑲條結(jié)合處的剖面圖；(圖中：1、底座；2、水平導(dǎo)軌；3、水平鑲條；4、滑塊限位板；5、滑塊調(diào)節(jié)螺栓；6、滑塊；7、油槽；8、后支架；9、水平液壓缸；10、立柱；11、平衡連接板；12、豎直鑲條；13、豎直液壓缸；14、活動(dòng)橫梁；15、橫梁調(diào)節(jié)螺栓；16、活動(dòng)橫梁限位板)

具體實(shí)施方式

下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。具體實(shí)施例僅用于進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)(簡稱試驗(yàn)平臺(tái)，參見圖1-10)，包括底座1、水平導(dǎo)軌2、滑塊6、后支架8、水平液壓缸9、立柱10、平衡連接板11、豎直液壓缸13和活動(dòng)橫梁14；所述水平導(dǎo)軌2、滑塊6、后支架8、水平液壓缸9、立柱10和豎直液壓缸13均為兩個(gè)；兩條水平導(dǎo)軌2對(duì)稱地布置在底座1上；兩個(gè)滑塊6分別安裝于各自的水平導(dǎo)軌2上，滑塊6與水平導(dǎo)軌2的側(cè)接觸面之間存在間隙，滑塊6與水平導(dǎo)軌2之間能夠相對(duì)滑動(dòng)，滑塊6通過自身的儲(chǔ)油槽61中的潤滑油為滑塊6與水平導(dǎo)軌2之間相對(duì)滑動(dòng)提供潤滑；兩個(gè)立柱10通過螺栓分別安裝于各自的滑塊6上；兩個(gè)后支架8對(duì)稱地安裝在底座1上，位于各自水平導(dǎo)軌2的末端；兩個(gè)水平液壓缸9通過各自的后支架8固定在底座1上，兩個(gè)水平液壓缸9的液壓缸桿分別通過鉸接連接頭與各自的立柱10連接；兩個(gè)立柱10通過螺栓均與平衡連接板11連接，通過平衡連接板11將兩個(gè)立柱10連接起來，增加其剛性，同時(shí)用于抵消兩個(gè)豎直液壓缸13和活動(dòng)橫梁14產(chǎn)生的重心偏移；兩個(gè)立柱10側(cè)面均開有豎直導(dǎo)軌，活動(dòng)橫梁14安裝于立柱10的豎直導(dǎo)軌上，活動(dòng)橫梁14與立柱10的豎直導(dǎo)軌之間能夠相對(duì)滑動(dòng)，活動(dòng)橫梁14通過自身的儲(chǔ)油槽141中的潤滑油為活動(dòng)橫梁14與立柱10的豎直導(dǎo)軌之間相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生潤滑；兩個(gè)豎直液壓缸13通過螺栓固定在平衡連接板11上，兩個(gè)豎直液壓缸13的液壓缸桿分別通過鉸接連接頭與活動(dòng)橫梁14連接。

所述試驗(yàn)平臺(tái)還包括油槽7；所述油槽7布置在底座1的上表面的四周，用于承接水平導(dǎo)軌2上流下的油；

所述兩個(gè)水平液壓缸9平行且處于同一水平面上；兩個(gè)后支架8與底座1的結(jié)合面在同一水平面上且平行于水平導(dǎo)軌2，兩個(gè)后支架8與各自的水平液壓缸9的結(jié)合面處在同一豎直平面內(nèi)；水平液壓缸9的液壓缸桿軸心垂直于與其連接的鉸接連接頭與立柱10的結(jié)合面；兩個(gè)豎直液壓缸13平行且與平衡連接板11結(jié)合面垂直，豎直液壓缸13的液壓缸桿軸心垂直于與其連接的鉸接連接頭與活動(dòng)橫梁14的結(jié)合面。

每個(gè)滑塊6上通過螺栓均安裝有滑塊限位板4，用于限制滑塊6的豎直方向的自由度，使得滑塊6與水平導(dǎo)軌2的配合更加緊密和牢固；所述水平導(dǎo)軌2的一側(cè)面與對(duì)應(yīng)的滑塊6的一側(cè)面之間安裝有兩塊水平鑲條3；滑塊6的同側(cè)面安裝有滑塊調(diào)節(jié)螺栓5，滑塊調(diào)節(jié)螺栓5能夠穿過滑塊6的側(cè)面與水平鑲條3接觸；所述水平鑲條3有內(nèi)孔，用于插入滑塊調(diào)節(jié)螺栓5，內(nèi)孔直徑大于滑塊調(diào)節(jié)螺栓5的外徑，滑塊調(diào)節(jié)螺栓5的底面緊貼著內(nèi)孔底面；兩塊水平鑲條3水平布置，形狀為楔形，與水平導(dǎo)軌2側(cè)面結(jié)合處為平面，與滑塊6結(jié)合處為斜面，通過調(diào)節(jié)滑塊調(diào)節(jié)螺栓5在滑塊6中的位置，進(jìn)而壓緊或放松兩塊水平鑲條3來調(diào)整滑塊6與水平導(dǎo)軌2的間隙與平行度，從而模擬水平導(dǎo)軌2在不同平行度情況下的應(yīng)力狀態(tài)。

活動(dòng)橫梁14上通過螺栓安裝有活動(dòng)橫梁限位板16，用于限制活動(dòng)橫梁14傾翻，使得活動(dòng)橫梁14與立柱10的豎直導(dǎo)軌的配合更加緊密和牢固；兩個(gè)立柱10的豎直導(dǎo)軌的一側(cè)面與活動(dòng)橫梁14之間均安裝有兩塊豎直鑲條12；活動(dòng)橫梁14的兩側(cè)面安裝有橫梁調(diào)節(jié)螺栓15，橫梁調(diào)節(jié)螺栓15能夠穿過活動(dòng)橫梁14的側(cè)面與豎直鑲條12接觸；所述豎直鑲條12有內(nèi)孔，用于插入橫梁調(diào)節(jié)螺栓15，內(nèi)孔直徑大于橫梁調(diào)節(jié)螺栓15的外徑，橫梁調(diào)節(jié)螺栓15的底面緊貼著內(nèi)孔底面；兩塊豎直鑲條12豎直布置，形狀為楔形，與立柱10的豎直導(dǎo)軌側(cè)面結(jié)合處為平面，與活動(dòng)橫梁14結(jié)合處為斜面，通過調(diào)節(jié)橫梁調(diào)節(jié)螺栓15在活動(dòng)橫梁14中的位置，進(jìn)而壓緊或放松兩塊豎直鑲條12來調(diào)整活動(dòng)橫梁14與立柱10的豎直導(dǎo)軌的間隙與垂直度，從而模擬立柱10的豎直導(dǎo)軌在不同平行度情況下的應(yīng)力狀態(tài)；通過調(diào)節(jié)活動(dòng)橫梁14上的配重，從而模擬機(jī)床橫梁不同重量下的各個(gè)結(jié)合面的應(yīng)力狀態(tài)變化。

所述每條水平導(dǎo)軌2均為雙軌道，承重面增大，與滑塊6配合更加穩(wěn)定，從而滿足了整個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)模擬重型機(jī)床承受大載荷的需求。所述立柱10的豎直導(dǎo)軌均為雙軌道，與活動(dòng)橫梁14配合接觸面增大，從而模擬重型機(jī)床活動(dòng)橫梁14所帶加工刀具加工時(shí)，減小沖擊應(yīng)力載荷下對(duì)精度的影響。

所述滑塊調(diào)節(jié)螺栓5的數(shù)量為四個(gè)；橫梁調(diào)節(jié)螺栓15的數(shù)量為三個(gè)。

本發(fā)明重型機(jī)床結(jié)構(gòu)件裝配應(yīng)力測試試驗(yàn)平臺(tái)的工作原理和工作流程是：

1)測試重型機(jī)床雙驅(qū)不同步時(shí)對(duì)裝配應(yīng)力和精度的影響：通過兩個(gè)水平液壓缸9的兩根液壓缸桿輸出的不同步，來模擬重型機(jī)床雙驅(qū)動(dòng)的不同步現(xiàn)象，從而可以得到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)之間驅(qū)動(dòng)力之差，在此差值下，龍門框架勢必發(fā)生變形，從而影響立柱10與滑塊6之間、立柱10與平衡連接板11之間結(jié)合面的應(yīng)力變化。

2)測試重型機(jī)床活動(dòng)橫梁自重對(duì)裝配應(yīng)力的影響：重型龍門機(jī)床的活動(dòng)橫梁重量很大，對(duì)機(jī)床精度和裝配應(yīng)力影響很大。通過在活動(dòng)橫梁14上加載砝碼創(chuàng)造自重，活動(dòng)橫梁14因創(chuàng)造后的本身自重導(dǎo)致直線度下降，影響了刀具在活動(dòng)橫梁14上水平移動(dòng)的精度；活動(dòng)橫梁14本身自重?fù)锨冃魏笫箖蓚€(gè)相互平行的立柱10具有了向內(nèi)傾斜趨勢，影響了滑塊6與水平導(dǎo)軌2之間、立柱10與滑塊6之間、立柱10與平衡連接板11之間、活動(dòng)橫梁14與立柱10的豎直導(dǎo)軌之間結(jié)合面的應(yīng)力變化。

3)測試導(dǎo)軌的平行度和平面度誤差對(duì)裝配應(yīng)力和精度的影響：在水平方向，通過滑塊調(diào)節(jié)螺栓5來調(diào)節(jié)水平鑲條3與水平導(dǎo)軌2之間的間隙使單個(gè)滑塊6能夠在自方水平導(dǎo)軌2上能靈活滑動(dòng)，且間隙足夠小，然后將立柱10與其連接固定，此時(shí)得到立柱10與滑塊6之間的結(jié)合面的應(yīng)力分布，最后將平衡連接板11與立柱10連接固定，此時(shí)，如果水平導(dǎo)軌2不共面或不平行，那么就會(huì)使滑塊6與水平導(dǎo)軌2之間、立柱10與滑塊6之間、立柱10與平衡連接板11之間、活動(dòng)橫梁14與立柱10的豎直導(dǎo)軌之間結(jié)合面的應(yīng)力發(fā)生變化，同時(shí)，在水平導(dǎo)軌2上移動(dòng)整個(gè)龍門框架，不同位置還會(huì)取得不同的應(yīng)力變化值，影響了重型機(jī)床水平加工的精度。

在豎直方向，通過橫梁調(diào)節(jié)螺栓15來調(diào)節(jié)豎直鑲條12與立柱10的豎直導(dǎo)軌之間的間隙，豎直液壓缸13輸出，帶動(dòng)活動(dòng)橫梁14在立柱10的豎直導(dǎo)軌上滑動(dòng)，如果立柱10上的豎直導(dǎo)軌不平行或不共面，那么，立柱10與滑塊6之間、滑塊6與水平導(dǎo)軌2之間、活動(dòng)橫梁14與立柱10的豎直導(dǎo)軌之間結(jié)合面的應(yīng)力將發(fā)生變化；最后將平衡連接板11與立柱10連接固定，此時(shí)，如果立柱10上的豎直導(dǎo)軌不平行或不共面，那么就會(huì)使立柱10與平衡連接板11之間、立柱10與滑塊6之間、滑塊6與水平導(dǎo)軌2之間、活動(dòng)橫梁14與立柱10的豎直導(dǎo)軌之間結(jié)合面的應(yīng)力將繼續(xù)發(fā)生變化，同時(shí)，在立柱10的豎直導(dǎo)軌上移動(dòng)活動(dòng)橫梁14，不同位置還會(huì)取得不同的應(yīng)力變化值，同樣影響了機(jī)床豎直加工的精度。

該試驗(yàn)平臺(tái)通過調(diào)節(jié)四個(gè)調(diào)節(jié)螺栓5和三個(gè)橫梁調(diào)節(jié)螺栓15為不同值，使水平鑲條3與水平導(dǎo)軌2之間、豎直鑲條12與立柱10的豎直導(dǎo)軌之間形成不同的間隙，來創(chuàng)造導(dǎo)軌不同的平行度值，以此來探索不同導(dǎo)軌平行度對(duì)裝配應(yīng)力變化的影響。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。