SZJY-14加工中心立柱特性分析及拓?fù)鋬?yōu)化.pdf

1、數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中起著舉足輕重的作用，而加工中心作為加工效率最高的數(shù)控機(jī)床之一，已大范圍應(yīng)用于日常的生產(chǎn)制造中。為了滿足市場需求，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，加工中心整機(jī)和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得十分重要。立柱作為加工中心的主要支撐件，其良好的靜、動(dòng)態(tài)性能能保證加工中心整體的加工精度。傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)來完成，很大程度上制約了加工中心性能的提升。目前，依靠優(yōu)化設(shè)計(jì)理論提升關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)性能已成為優(yōu)化加工中心的主要途徑。
　　本文在

2、對有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的分析和總結(jié)基礎(chǔ)上，以SZJY-14型加工中心立柱結(jié)構(gòu)為研究對象，進(jìn)行了以下方面的研究：
　　首先，完成了立柱三維模型的建立，工況選取，切削力計(jì)算和網(wǎng)格劃分等前期準(zhǔn)備工作。利用有限元方法對立柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜、動(dòng)態(tài)分析，找到立柱結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，并提出了兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
　　其次，根據(jù)基于靈敏度分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，對立柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。利用ANSYS軟件對立柱結(jié)構(gòu)主要特征尺寸進(jìn)行修改，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果建立

3、三維模型，并進(jìn)行有限元分析。結(jié)果顯示，在保證靜動(dòng)態(tài)性能基本不變的同時(shí)，立柱結(jié)構(gòu)減重8.3%。
　　最后，依據(jù)基于變密度法的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法及理論，完成了對立柱結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。本文提出了三種優(yōu)化方案，利用 HyperWorks軟件得到了三種優(yōu)化結(jié)果，并選取傳力路徑最佳的結(jié)果進(jìn)行模型建立。對模型以二維板殼單元為基本單元再次進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，結(jié)果得到筋板的最佳傳力路徑。綜合拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，建立立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，并進(jìn)行有限元分析。分析結(jié)果顯