高速立式加工中心床身靜動態(tài)特性分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、制造業(yè)是國家工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，一個國家的制造業(yè)技術(shù)也是這個國家綜合國力的體現(xiàn)。高速立式加工中心作為制造業(yè)領(lǐng)域的制造母機(jī)，其靜動態(tài)性能直接影響到加工中心的加工精度。床身作為高速立式加工中心的基礎(chǔ)承載部件，在加工中心中起支撐作用，因此對床身的靜動態(tài)性能的研究就顯得尤為重要。本文采用基于有限元方法與數(shù)學(xué)優(yōu)化理論相結(jié)合的虛擬優(yōu)化技術(shù)，對床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和優(yōu)化，并對床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)使其性能更加優(yōu)越。
　　本文主要內(nèi)容如下所述。
　　(1

2、)根據(jù)目前市場上現(xiàn)有的床身結(jié)構(gòu)，并結(jié)合以往的設(shè)計經(jīng)驗，提出4種不同布筋形式的床身結(jié)構(gòu)方案，在三維軟件SolidWorks中建立實體模型。結(jié)合有限元理論，在AnsysWorkBench中對4種不同布筋形式的床身結(jié)構(gòu)建立有限元模型。
　　(2)對4種不同布筋形式的床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜動態(tài)特性分析，分別提取X、Y、Z三個方向的最大變形量和前六階固有頻率及振型。經(jīng)過分析和比較得出復(fù)合筋床身結(jié)構(gòu)具有較優(yōu)的靜動態(tài)特性。
　　(3)通過分析5種

3、不同筋厚度的復(fù)合筋床身結(jié)構(gòu)，得出當(dāng)筋厚度為20mm時，其各方面性能較好。為進(jìn)一步提高床身結(jié)構(gòu)性能，以提高復(fù)合筋床身的固有頻率為目標(biāo)函數(shù)，以體積為約束條件，對其做拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。依據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，提出了增加兩個出砂孔和增大床身底部筋格面積的兩個改進(jìn)方法;對改進(jìn)后的床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜動態(tài)分析，得到改進(jìn)后的床身結(jié)構(gòu)在靜動態(tài)性能上都有一定的提升，同時使床身的質(zhì)量相比之前減輕了32.7kg。對改進(jìn)的床身進(jìn)行諧響應(yīng)分析，繪制了頻率-振幅曲線圖，在該曲線圖