基于ICM拓扑优化的加工中心床身轻量化设计

为实现高速卧式加工中心床身的轻量化设计,以床身的质量最小化为目标,提出了基于ICM方法的拓扑优化模型。分别对床身进行了二维、三维拓扑轻量化设计,并对设计结果进行了可制造化处理,给出了床身优化后的仿真模型。基于有限元理论对新床身进行静动态性能分析。结果表明,在新床身具有良好的静动态性能的前提下,新床身比原床身质量减少了13%,实现了加工中心床身的轻量化设计。     

斜床身卧式车床床身结构轻量化设计研究

文章根据多年来国内外科研工作者在结构设计上的研究成果,对机床支承件结构设计基本流程进行归纳和总结。并以DL32M斜床身式车床床身为研究对象,分别对床身的结构构型与特征尺寸进行优化设计,研究了斜床身卧式车床的床身结构轻量化设计方法,并形成了较为系统的斜床身卧式车床的床身结构轻量化设计方法,该方法对机床支承件结构优化设计具有参考价值和指导意义。     

疲劳寿命约束下冷镦机床身的拓扑优化

如何满足预定寿命的要求是锻压机床轻量化设计需要解决的难点问题。针对冷镦机床身的材料、结构和工况特点,分析了冷镦机床身疲劳寿命的计算方法,提出了疲劳寿命约束下冷镦机床身的拓扑优化算法和过程。并以某型号冷镦机床身为例,运用ABAQUS有限元和Fe-safe疲劳寿命分析软件,实现了疲劳寿命作用下床身的拓扑优化迭代过程,验证了所提出的算法,有效地将疲劳寿命与拓扑优化以及再设计环节予以结合,从而同时满足床身轻量化和预定寿命的要求。     

基于APDL的数控钻床床身的轻量化设计与研究

采用APDL参数化设计语言建立床身的有限元模型,进行有限元分析;然后在床身原来强度和刚度不变的前提下对其进行轻量设计,结果表明:经轻量化设计后,床身的应力分布趋于更加合理,重量下降了15.26％,且与立柱接触面的最大变形差从原来的0.016942mm减小到0.014873mm,减小了接触面的倾覆角,提高了机床的加工精度.     

多目标驱动的立式精密磨床床身优化设计方法研究

对磨床床身进行轻量化设计,在Solidworks中建立合理的简化模型,然后导入ABAQUS中进行静态分析和模态分析,根据分析结果对床身的结构提出改进方案.安排正交试验对实验结果数据做线性回归,然后进行灵敏度分析找出对床身刚度和重量敏感的结构尺寸.通过中心复合试验设计采取样本建立所选尺寸与床身最大变形量和重量的二次响应面模型.运用理想点法实现对床身最大变形量和重量的双目标优化.结果表明:床身刚度不减小,重量减轻7％.     

五轴数控机床床身的全植物叶片结构仿生设计

为了提高机床的强度与刚度，使它具有良好的动静态特性。基于叶片褶皱稳定结构及叶脉分布结构的特点，建立叶片褶皱及叶脉的力学模型。以五轴数控机床的床身构件为研究对象，在SolidWorks环境下对床身构件进行全叶片的数字化仿生设计，通过Workbench对床身构件进行动静态特性分析。研究结果表明:仿生设计床身与原床身相比，比刚度效能提高14.39%，等效应力降低15.7%，质量减少2.17%，改善了床身动静态性能，实现了机床结构的仿生轻量化设计。     

基于ANSYS Workbench的卧式旋压机床身结构设计

基于某壳体旋压机床床身所承受的重力与旋压成形过程中工作负载的作用情况,利用ANSYS Workbench软件建立了床身结构的有限元分析模型,通过对床身结构进行的静力学与模态分析,获得了床身结构的等效应力、变形分布规律与结构低阶固有频率及模态振型;对"田"字型、"W"型及"米"字型等3种不同筋板布局方案的床身结构进行了有限元分析。结果表明,"田"字型筋板布局床身结构具有良好的静动态力学性能,且较好地实现了部件结构轻量化的设计目标。     

钢纤维增强树脂混凝土超精密磨床床身材料设计及综合性能优化分析

为了探索提高机床床身综合性能的新途径，采用钢纤维增强树脂混凝土材料代替铸铁床身，通过“HORSFIELD最密堆积理论”、“贝雷法”以及排水法等理论确定钢纤维树脂混凝土组分质量分数，以优化其综合性能，并测试复合材料强度和阻尼性能参数。以铸铁床身为比对原型，设计了同款的钢纤维树脂混凝土床身新结构，借助于有限元软件对两种材料的床身进行了静、动态特性及轻质性分析和计算，并进行对比。结果表明：与铸铁床身相比，钢纤维树脂混凝土床身质量降低17.78%，最大整体变形和最大等效应力分别降低23%和76.83%，前6阶固有频率均有提升，在 X 、 Y 、 Z 三个方向最大振动幅值分别降低85.96%、68.49%、50.30%。以响应面优化方法对钢纤维树脂混凝土床身进行优化设计，与原设计方案相比，在保证床身轻量化的同时，其静、动态特性均有不同程度改善。     

基于正交试验与APDL的液压机结构优化

基于框架式液压机结构的有限元分析模型,首先根据ANSYS Workbench分析确定床身轻量化优化对象为各类筋板,并且借助正交试验法初步确定了立柱筋板的布局,进而采用APDL参数化模型优化了6种主要筋板的厚度及立柱筋板间距,最后通过仿真验证了模型改进后的设计性能,发现最大位移和最大应力有所降低,床身质量减少了1701....     

基于有限元法的锻压机床床身结构优化设计

为了提高锻压机床床身的综合力学性能,首先设计了3种不同筋板布置方式的机床床身,在CAD/CAE集成模拟设计平台下对它们进行有限元分析,根据分析结果优选出最佳的床身设计方案.然后对优选出的床身采用CAD/CAE优化设计技术,以床身的筋板厚度和壁厚作为设计变量,以床身的质量作为主要优化目标、一阶固有频率和最大变形作为次要优化目标进行多目标优化设计,求解得到床身的最优结构尺寸,使床身质量下降6.12%,同时静刚度和抗振性也符合设计要求.最后通过静态和模态试验验证了优化设计方案的有效性.     

VL1060立式加工中心床身结构优化设计

为了解决传统机床设计过程中存在设计周期长、刚度不足和结构笨重等缺陷。文章依据VL1060立式加工中心床身的结构特点,运用有限元法对床身进行动静态分析和结构优化,在满足机床强度的前提下,进行关键设计尺寸的灵敏度分析,对床身性能影响较大的尺寸进行优化取值,选择最佳优化方案。优化结果表明,运用此方法优化后,减轻了床身的重量,床身的刚度和固有频率均有所提高,为以后加工中心床身的设计提供了指导。     

滚齿机的扩径改造

在原滚齿机工作台外侧增设扩径工作台、静压支承座等件组成静压导轨,采用定量技术供油;在底座与床身间增设加长床身、改换床身传动轴,与原滚齿机床身零件组成新的床身部件,实现滚齿机滚切齿轮直径的扩大。以俄罗斯5343型滚齿机为例,介绍了滚齿机扩径改造静压导轨有关参数的选用与设计以及主要零部件的设计。     

基于响应面法的机床床身动静态多目标优化

为了提高数控机床的加工精度,床身必须具有较高的抗振动性,同时质量应尽可能的轻。文章基于SolidWorks建立TK6920型数控落地镗铣床床身三维模型,将模型导入ANSYS,对床身进行动态有限元研究,得到了床身前四阶模态固有频率和振型。在分析了模态结果后,提出以床身的质量和前四阶加权固有频率作目标函数、床身筋板厚度作设计变量建立数学模型,以确定床身结构多目标优化的最优解。从而使床身质量下降6.14%,前四阶固有频率分别提高8.54%、7.01%、6.99%、8.92%。为TK6920型数控落地镗铣床床身设计与制造提供一种理论指导。     

CKS6125数控机床床身的有限元分析与研究

建立CKS6125机床床身的三维实体模型,基于ANSYS有限元分析,对CKS6125机床床身进行了模态分析,得出了CKS6125机床床身前六阶固有频率和振型.掌握CKS6125机床床身各阶振动模态的特点,有利于CKS6125机床床身整体结构的设计,对提高数控机床的设计质量具有重要意义.     

基于ABAQUS的高速立式加工中心床身的优化设计

利用有限元分析软件ABAQUS对BVG系列高速立式加工中心的床身进行模态和静力分析;根据仿真分析结果,针对床身设计中的薄弱环节进行改进,对改进后的床身进行模态和静力分析.结果表明,优化后床身的结构性能较原设计得到明显提高.     

卧式加工中心床身蜂窝状支撑结构设计与优化

提出采用蜂窝状支撑结构对卧式加工中心床身进行性能优化的思路,即将床身原有支撑结构改为蜂窝状结构,并对各性能指标与原结构进行比较,分析优化效果。利用参数化建模方法,分析蜂窝状结构胞单元参数、排布方式、排布密度与床身一阶固有频率、质量、静变形、等效应力之间的关系,得到蜂窝状结构对床身最佳优化效果。利用响应面法建立参考数学模型设计改进方案,用灰色关联法对计算结果处理分析,并采用熵权法改进灰色关联法,使得其成为一种适于床身优化方案选择的评价标准。以我国西北某机床厂生产的某型卧式加工中心床身优化为例。选择蜂窝胞单元边长与筋板厚度为设计变量,利用ANSYS Workbench进行参数化设计,采用MATLAB软件进行数据处理和灰色关联法分析选出最佳优化方案。结果表明,优化后的机床床身各性能指标得到大幅度地提升。床身一阶固有频率提高约24. 1%,床身质量减轻约7. 4%,静变形降低约26%,等效应力减小约35. 1%。     

数控外圆磨床床身的有限元分析与优化

利用solidworks软件建立了数控外圆磨床床身的三维模型,并在simulation软件模块中对其进行了静力学和模态的有限元分析,根据分析结果对床身的壁厚、掏沙孔型等不合理结构进行修改。结果表明,磨床床身经有限元分析和优化后,床身的最大应力可以降低22．27％,床身的质量可以减少9．14％,solidworks分析软件为设计出性能优良、成本低廉的床身提供了理论支持。     

精密高速伺服数控冲床主机结构设计

为了实现空调翅片的精密高速冲压,设计了一款精密高速伺服数控冲床用主机结构。重点介绍了冲床主机的整体设计、床身结构设计、传动系统的设计、闭合高度调节系统的设计和液压系统的设计。通过分析开闭式机身结构优缺点、铸造结构特点、球墨铸铁材料特性和框架结构床身的受力特点后设计出整体框架闭式球墨铸铁铸造结构的床身;为了满足翅片高速冲压和大冲压力的要求,设计出采用齿轮增力的伺服电机驱动的传动系统;根据螺旋传动的特点,设计出由伺服电机、调节螺杆组成的闭合高度调节机构;为了实现滑块平衡施压、缓冲保护床身及提模换模的作用,设计出一种液压过载保护系统。设计计算表明,该冲床主机的床身具有较高的强度和刚度,传动系统、闭合高度调节系统和液压系统满足冲床生产翅片的动作要求。     

基于ABAQUS固有振动频率模态分析的车床床身结构优化设计

利用UG对车床床身进行三维建模,在ABAQUS环境下对床身添加约束,进行模态分析,获得床身固有振动频率。通过计算获得精密车床工作时的齿轮啮合振动频率和主轴回转振动频率。结果表明,齿轮啮合振动频率是引起床身共振的主要因素。根据改变床身结构而改变固有振动频率的原理,对床身提出增加床身型腔数量、增加筋板厚度、改变排泄孔几何形状等3种结构优化方案,对优化后的床身再进行模态分析。将床身排泄孔设计为六边形结构,可使床身固有振动频率与机床齿轮啮合振动频率相差最大,并有效地避免了共振。     

数控铣床床身静动态特性分析与优化

针对某数控铣床床身的结构薄弱处,提出一种基于灵敏分析以及试验设计方法的床身优化设计方法。建立床身的有限元模型,在其工况下进行静力学和模态分析,在此基础上对其主要设计尺寸进行Box-Behnken试验设计,并进行灵敏度分析和建立响应面模型,采用多目标优化算法对其优化。优化结果表明:采用此方法优化后,床身的最大变形量减小了20.8%,前三阶加权固有频率提高了13.3%,质量减小了3.3%,为床身的优化设计提供了一种新思路。