基于ANSYS的加工中心工作臺組件的有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、數(shù)控機床的加工精度受到多方面因素的影響，其中機床靜力學(xué)特性和動力學(xué)特性是兩個重要的影響因素；對裝配體整體的有限元分析可以獲得在單個零部件分析中難以獲得的信息。本文以FM6324型立式加工中心工作臺、鞍座和底座組成的裝配體為研究對象，以ANSYS為工具，利用有限元方法對裝配體進行靜力分析和模態(tài)分析，獲得其靜力學(xué)和動力學(xué)特性，并在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計。
　　本文首先介紹了機床的相關(guān)理論知識，裝配體中裝配關(guān)系在有限元分析中的處理方法和理

2、論，接著介紹了本文的研究對象-FM6324型立式加工中心的參數(shù)。
　　接下來在靜力分析中，本文使用ANSYS中的接觸分析功能來處理裝配關(guān)系，考慮并分析了4種工況，得到了這些工況下裝配體的變形云圖和應(yīng)力云圖，掌握了變形和應(yīng)力情況。選取了其中一種工況進行接下來的模態(tài)分析和優(yōu)化。
　　再后來在模態(tài)分析中，本文考慮結(jié)合部相關(guān)理論，使用ANSYS中提供的彈簧-阻尼單元來等效模擬結(jié)合部的動力學(xué)特性，通過吉村允孝法識別并獲得了結(jié)合部的等效

3、動力學(xué)參數(shù)。通過模態(tài)分析得到了裝配體的前5階模態(tài)頻率和振型。
　　在優(yōu)化設(shè)計時，本文先將ANSYS分析時的GUI操作轉(zhuǎn)換為APDL命令，并根據(jù)需要對其進行了適當(dāng)修改，使其能夠完成對結(jié)構(gòu)尺寸稍有變化的不同工作臺組件的自動和快速分析；接下來選取筋板尺寸和結(jié)合部面積共6個對象為優(yōu)化變量，為每個變量設(shè)計了5個尺寸水平，使用正交實驗表得到了25種尺寸組合，將轉(zhuǎn)配體質(zhì)量、分析結(jié)果中的變形和頻率作為優(yōu)化目標(biāo)，利用轉(zhuǎn)換的APDL命令通過ANSYS