高速立式加工中心床身靜動態(tài)特性分析及優(yōu)化設計.pdf

1、制造業(yè)是國家工業(yè)發(fā)展的基礎，一個國家的制造業(yè)技術也是這個國家綜合國力的體現。高速立式加工中心作為制造業(yè)領域的制造母機，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學優(yōu)化理論相結合的虛擬優(yōu)化技術，對床身結構進行分析和優(yōu)化，并對床身結構進行改進使其性能更加優(yōu)越。
　　本文主要內容如下所述。
　　(1

2、)根據目前市場上現有的床身結構，并結合以往的設計經驗，提出4種不同布筋形式的床身結構方案，在三維軟件SolidWorks中建立實體模型。結合有限元理論，在AnsysWorkBench中對4種不同布筋形式的床身結構建立有限元模型。
　　(2)對4種不同布筋形式的床身結構進行靜動態(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。經過分析和比較得出復合筋床身結構具有較優(yōu)的靜動態(tài)特性。
　　(3)通過分析5種

3、不同筋厚度的復合筋床身結構，得出當筋厚度為20mm時，其各方面性能較好。為進一步提高床身結構性能，以提高復合筋床身的固有頻率為目標函數，以體積為約束條件，對其做拓撲優(yōu)化設計。依據拓撲優(yōu)化結果，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方法;對改進后的床身結構進行靜動態(tài)分析，得到改進后的床身結構在靜動態(tài)性能上都有一定的提升，同時使床身的質量相比之前減輕了32.7kg。對改進的床身進行諧響應分析，繪制了頻率-振幅曲線圖，在該曲線圖