HDL-50加工中心關(guān)鍵件靜動態(tài)特性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、高檔數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)的主流加工設(shè)備，而加工中心是高檔數(shù)控機床中加工效率最高、生產(chǎn)批量最大的產(chǎn)品之一。制造業(yè)的飛速發(fā)展對加工中心提出了高速、高效、高精以及高可靠性的性能要求。機床的靜動態(tài)特性主要取決于機床關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的靜動態(tài)特性，然而傳統(tǒng)設(shè)計方法主要靠設(shè)計員的經(jīng)驗，這已經(jīng)成為制約加工中心性能提升的主要因素，因此提高關(guān)鍵件的靜動態(tài)特性也成為提高加工中心性能的有效途徑。
　　本文依托“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”國家重大科技專項項目，

2、以項目所研發(fā)的HDL-50臥式加工中心為研究對象，目的是探究一種針對高檔數(shù)控機床的高剛度、輕量化的設(shè)計方法。為此，本文開展了如下的研究工作:
　　首先，本文計算了刀具實際工況下的最大切削載荷，并根據(jù)臥式加工中心的結(jié)構(gòu)形式計算得到加工中心各個關(guān)鍵件的外載荷;根據(jù)載荷結(jié)果建立臥式加工中心關(guān)鍵件的有限元模型，并對臥式加工關(guān)鍵件進行靜動態(tài)特性分析，以確定各關(guān)鍵件性能的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供參考。
　　其次，對臥式加工中心各

3、關(guān)鍵件采用單點激振、多點拾振的方法進行模態(tài)試驗分析，獲得了關(guān)鍵件的各階模態(tài)參數(shù);對比分析試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果，驗證有限元模型的正確性。
　　再次，針對多種工況對臥式加工中心關(guān)鍵件進行拓撲優(yōu)化設(shè)計，確定多種工況下的結(jié)構(gòu)的最優(yōu)的載荷傳遞路徑;根據(jù)拓撲優(yōu)化得到的最優(yōu)載荷傳遞路徑，對臥式加工中心關(guān)鍵件進行重建，得到關(guān)鍵件的概念模型。
　　最后，通過靈敏度分析，確定概念模型中新增筋板的尺寸和位置對機床關(guān)鍵件性能影響大小，并將靈敏度