T2120深孔鉆鏜床基礎(chǔ)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)與拓?fù)鋬?yōu)化研究.pdf

1、隨著深孔加工技術(shù)的發(fā)展,深孔機(jī)床在深孔加工中起著關(guān)鍵的作用,床身是深孔機(jī)床的重要基礎(chǔ)件,其自身質(zhì)量和靜動(dòng)態(tài)性能對(duì)機(jī)床的加工精度和整機(jī)動(dòng)靜態(tài)性能均有較大影響。原始的深孔加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)部件多采用比較保守的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),造成結(jié)構(gòu)冗余、粗大笨重等現(xiàn)象,從而影響了機(jī)床的動(dòng)靜態(tài)性能,導(dǎo)致加工精度和穩(wěn)定性較差。近年來(lái),許多學(xué)者通過(guò)各種優(yōu)化方法對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),但是在深孔加工機(jī)床中的應(yīng)用研究較少,特別是先進(jìn)的拓?fù)鋬?yōu)化算法在深孔機(jī)床的應(yīng)用極少,因此,

2、拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在深孔加工機(jī)床上應(yīng)用具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以T2120深孔鉆鏜床的床身為研究對(duì)象,利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)床身進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析、尺寸優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化研究。利用 ANSYS中的 APDL語(yǔ)言建立床身的參數(shù)化有限元模型;對(duì)在固定載荷下的機(jī)床進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,通過(guò)對(duì)應(yīng)力、位移分布云圖和床身陣型圖的分析,發(fā)現(xiàn)機(jī)床應(yīng)力和位移分布不均、結(jié)構(gòu)存在較大的冗余;利用 Design OPT優(yōu)化模塊對(duì)床

3、身進(jìn)行尺寸優(yōu)化,基頻在允許變化范圍內(nèi),床身的整體質(zhì)量減少了7.23％;在單工況和多工況情況下,利用ANSYS的拓?fù)鋬?yōu)化模塊對(duì)床身進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,得到材料最優(yōu)分布;利用ANSYS中的APDL語(yǔ)言對(duì) ESO算法進(jìn)行開(kāi)發(fā),對(duì)床身進(jìn)行關(guān)于應(yīng)力、位移和頻率靈敏度的拓?fù)鋬?yōu)化,得到材料的最優(yōu)分布;根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果以及床身的陣型,建立新的床身結(jié)構(gòu),通過(guò)比較分析,得到床身的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。改進(jìn)后的床身結(jié)構(gòu),一階固有頻率提高了2.7518％,強(qiáng)度提高了6.591％