基于拓撲優(yōu)化的重型機床立柱輕量化設計.pdf

1、隨著科學技術的日益發(fā)展，機床設備已經成為了衡量一個國家制造業(yè)技術水平和國力強盛的重要標準之一。機床設備技術的逐漸完善也使得機床朝著更加精密、高速、高效和便攜式操作的方向發(fā)展。為了得到機床的良好的性能，需要對機床進行優(yōu)化設計，而目前國內對機床的設計主要是以經驗設計為主，這使得機床的性能并沒有得到更大地發(fā)揮，也使得我國的機床水平始終無法趕超發(fā)達國家的水平，一定程度上制約了國內機床業(yè)的發(fā)展和制造業(yè)水平。
　　 立柱是重型機床中非常重要

2、的零部件之一，在機械加工中起著十分重要的作用，直接影響了零件的加工精度。本文中以TH6918落地鏜銑床的立柱為研究對象，利用有限元分析軟件ANSYS對立柱進行分析和結構上的優(yōu)化，以提高立柱的可靠性和穩(wěn)定性。有限元法近年來在機床優(yōu)化方面有著廣泛的應用，已經成為了現(xiàn)代工程分析與設計中一種方便、快捷和有效的輔助工具。有限元法的廣泛應用使得機床在設計與開發(fā)中縮短了產品設計周期，降低了制造中的成本，提高了機床的加工性能，從而增強了機床在其行業(yè)中的

3、競爭優(yōu)勢。本文研究中主要是通過三維制圖軟件Pro/E和有限元軟件ANSYS建立立柱的有限元模型，然后對其進行靜態(tài)和模態(tài)分析，分析其應力、變形、固有頻率和振型變化情況，以減輕立柱的重量為目標運用拓撲優(yōu)化方法來確定立柱的結構。
　　 利用有限元分析軟件ANSYS對立柱進行優(yōu)化分析，得到立柱的最優(yōu)結構，使得立柱的重量得到明顯的減輕，節(jié)約了原材料的使用，降低了設計開發(fā)周期和經濟成本，并且立柱的性能在優(yōu)化后也得到了明顯地改善，為以后對立柱