T2120深孔鉆鏜床基礎件的參數(shù)化設計與拓撲優(yōu)化研究.pdf

1、隨著深孔加工技術(shù)的發(fā)展,深孔機床在深孔加工中起著關(guān)鍵的作用,床身是深孔機床的重要基礎件,其自身質(zhì)量和靜動態(tài)性能對機床的加工精度和整機動靜態(tài)性能均有較大影響。原始的深孔加工機床的結(jié)構(gòu)部件多采用比較保守的經(jīng)驗設計,造成結(jié)構(gòu)冗余、粗大笨重等現(xiàn)象,從而影響了機床的動靜態(tài)性能,導致加工精度和穩(wěn)定性較差。近年來,許多學者通過各種優(yōu)化方法對機床結(jié)構(gòu)進行了改進設計,但是在深孔加工機床中的應用研究較少,特別是先進的拓撲優(yōu)化算法在深孔機床的應用極少,因此,

2、拓撲優(yōu)化技術(shù)在深孔加工機床上應用具有重要的研究意義和應用價值。
　　本文以T2120深孔鉆鏜床的床身為研究對象,利用ANSYS有限元分析軟件對床身進行靜力學分析、模態(tài)分析、尺寸優(yōu)化和拓撲優(yōu)化研究。利用 ANSYS中的 APDL語言建立床身的參數(shù)化有限元模型;對在固定載荷下的機床進行靜力學分析和模態(tài)分析,通過對應力、位移分布云圖和床身陣型圖的分析,發(fā)現(xiàn)機床應力和位移分布不均、結(jié)構(gòu)存在較大的冗余;利用 Design OPT優(yōu)化模塊對床

3、身進行尺寸優(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的拓撲優(yōu)化模塊對床身進行拓撲優(yōu)化,得到材料最優(yōu)分布;利用ANSYS中的APDL語言對 ESO算法進行開發(fā),對床身進行關(guān)于應力、位移和頻率靈敏度的拓撲優(yōu)化,得到材料的最優(yōu)分布;根據(jù)拓撲優(yōu)化結(jié)果以及床身的陣型,建立新的床身結(jié)構(gòu),通過比較分析,得到床身的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。改進后的床身結(jié)構(gòu),一階固有頻率提高了2.7518％,強度提高了6.591％