基于元结构的机匣加工中心立柱动态优化设计

以提升机床立柱动态特性为目标,提出一种基于元结构特征的动态优化方法。依据机械元结构思想将机匣加工中心立柱分解,并提取出能代表其动态特性的元结构。基于有限元模态分析法,探究了元结构中筋板类型及其尺寸参数对其模态参数的影响规律,在此基础上对该元结构进行优化。通过对比结构优化前后的立柱动态特性并对改进后的立柱进行实验模态分析,验证了该方法的可信性。研究结果表明,该方法可以在后续在虚拟设计阶段中有效控制机床的隐性性能指标,为基于动态特性对其进行设计评价提供了数据支撑。     

基于ANSYS Workbench立柱筋板布局对加工中心动态特性影响分析

加工中心良好的动态特性有助于提高其加工性能。运用ANSYS Workbench软件对加工中心动态特性进行分析,发现立柱是其薄弱环节,然后对该立柱分别采用X型筋板、井字型筋板和米字型筋板布置形式进行模态分析,结果表明立柱用米字型筋板布局对立柱本身动态特性提升最大。提高立柱的动态特性,能有效地提高加工中心整机的动态特性。     

高速立式加工中心立柱结构动态设计

立柱是立式加工中心的重要组成部分,对机床整机的动态特性具有重要影响.为了提高床身结构的动态特性,建立高速立式加工中心立柱的CAD/CAE模型,借助有限单元法,进行基于灵敏度分析的筋板厚度优化,降低立柱的重心,提高了立柱的动态特性.经优化设计,立柱的前三阶固有频率较优化前分别提高了23.23%,4.00%和10.13%,动态性能得到明显的提高.     

大型数控双柱立车立柱动力学结构分析与优化

立柱是数控双柱立车的重要支撑件,其结构设计是否合理及其静动态特性的高低直接影响机床的加工精度和寿命。文章通过有限元分析得出立柱的各阶固有频率和振型;并根据虚功原理得到其动力学方程;然后对动力学模型结构进行优化设计,主要以壁厚、筋板厚度、筋板间距为优化变量;最终对改进后的立柱进行分析;并对立柱改进前后的动态特性进行对比分析,运用模态实验进行合理性验证,达到立柱轻量化设计的目的,为同类零部件的生产加工提供理论依据。     

基于拓扑优化方法的机床立柱轻量化设计

以某型机床立柱为研究对象,开展了立柱结构的轻量化研究工作。首先,利用Hyperworks软件对立柱结构进行静态和动态特性分析,得到立柱在切削力工况下的应力、变形位移云图、固有频率、振型以及频率位移响应曲线;然后,采用变密度法以柔度最小为目标函数进行拓扑优化,根据拓扑优化云图得到立柱内壁的筋条排布形式;接着,提取加筋板的中面并建立2D模型,进行尺寸优化设计,得到加筋板的最优厚度尺寸;最后,将优化模型与原模型进行力学性能对比分析。优化结果显示:基于拓扑优化方法的机床立柱可在减轻重量的同时提高其静、动态特性。     

XK717数控铣床立柱结构动态特性分析

以XK717铣床的立柱为研究对象,比较了不同筋板型式立柱的动态性能。分析结果表明,依据零件的特点选用相宜的筋板型式,既能保证有较好的结构动态特性,又能达到使其重量最轻的目的。     

基于灵敏度分析的五面加工中心床身结构优化设计

机床床身是机床的重要部件,它起着支撑立柱、工作台等部件的作用,其性能的好坏直接影响到机床的加工精度。在对HX7910五面加工中心床身结构动态优化设计过程中,建立HX7910五面加工中心床身的有限元模型,分析了其前六阶模态。根据分析结果确定筋板为优化对象,采用灵敏度优化法首先对床身内部筋板结构参数进行动态灵敏度分析。在灵敏度分析基础上,进行结构优化设计,得到了较优的结构参数,提高了加工中心床身的动态特性,从而提高床身的性能。     

基于筋板布局的立柱结构优化设计

立柱作为数控立式车床的关键部件,承受来自切削力等各种载荷作用,对机床加工精度、工作稳定性都着较大影响。以立柱内部结构设计为研究对象,提取多种不同筋板布局单元结构,并运用ANSYS Workbench有限元分析软件进行分析计算,找出最优筋板布局型式,从而改进立柱结构,数据显示优化后的立柱结构动力学性能得到提高,间接提高了机床加工精度和稳定性。     

立式加工中心立柱结构动态分析与优选

应用pro/engineer软件建立三维模型,通过对加工中心GSVM6540B主要支承部件立柱的不同布筋方式进行Ansys有限元分析,比较不同筋板布置方案对立柱动态特性的影响,分析当前结构的合理性,提出结构优选方案.     

采用灰色理论和组合赋权法的机床立柱设计与研究

为提高机床立柱静动态性能,对机床立柱筋板结构进行设计,初步筛选出4种优选结构,然后以机床立柱筋板结构,筋板厚度、立柱起吊孔内径为试验因素,以立柱质量、最大耦合变形量、一阶固有频率、最大耦合应力为评估指标,设计了3因素4水平的正交试验。采用灰色关联法和组合赋权法处理有限元仿真数据,综合考虑主观因素与客观因素的影响,得到优化设计的最优参数组合。结果表明,立柱"十"型筋板结构,筋板厚20 mm,起吊孔内径180 mm是最佳参数组合,优化后,在最大耦合变形基本不变的情况下,立柱质量减轻了503 kg,最大耦合应力降低了6%,一阶固有频率也有所增加,轻量化效果显著,拓展了正交试验、组合赋权和灰色关联法的应用范围,为其它机床零部件的设计提供了有益的方法参考。     

面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究

针对某机床结构薄弱件立柱的结构优化设计,提出了一种基于拓扑优化、筋板形式选择与布局以及尺寸优化的结构设计方法。首先利用有限元法(finite element analysis,FEA)对机床整机进行动力学分析,模态分析与谐响应分析结果表明立柱为影响整机动态性能的关键结构件。然后以立柱结构为优化目标,对立柱进行拓扑优化,根据拓扑优化的材料分布情况设计了立柱的最优基本结构形式,再通过选择抗弯、抗扭刚度较好的W类型筋板进行布局与尺寸优化,得到了最终的立柱优化结构。最后对优化的立柱结构进行验证,分析结果表明:该结构设计方法有效地改善了整机的动态性能,在立柱质量减轻的前提下,优化后的整机前六阶固有频率均得到了不同程度的提高,其中一阶固有频率提高了10%以上;并且机床在x方向上的最大共振峰值下降了49.8%,y方向下降了70.1%,z方向下降了66.2%。     

基于有限元分析的机床结构优化设计

介绍了对某型号加工中心机床结构的有限元分析.详细分析了整机的前几阶模态.研究后发现由于立柱和支撑板设计的不合理,就会导致机床固有频率较低,振动增大,机床精度下降.针对加工中心机床部件的结构特点,对于立柱,筋板进行结构优选和设计参数优化,并对支撑板采用了拓扑优化和参数优化结合的方法.研究结果表明,通过有限元分析,加工中心...     

筋板布局对立柱动态特性的影响分析

立柱是立式机床的主要基础部件之一,不但支撑和连接机床的各个部件,而且需要承受来自切削力等各种载荷的作用,所以立柱的动态性能对机床的加工精度有着非常大的影响。本文对几种筋板布局的立柱进行有限元模态分析,并对这几种筋板布局的性能进行分析。     

机床立柱热特性的最优结构设计

本文通过立柱的热特性分析对机床大件的热特性最优结构设计的基本原理及过程作系统介绍,并利用所研制的有限元分析优化设计集成软件系统及实验探索立柱的筋板布置,热源位置,开孔位置大小对热特性的影响。研究的结果为设计人员提供了有价值的参考资料。     

基于ANSYS的加工中心立柱结构设计及性能分析

以某加工中心立柱结构为研究对象,提出了4种不同筋板结构形式。通过UGNX 8.0分别建立4种结构的三维模型,利用ANSYS Workbench软件建立4种结构的有限元模型,并对其进行静力结构分析和模态分析。对比数据结果给出了筋板的最佳结构形式,为今后机床筋板设计提供了必要的理论依据。     

车铣复合机床立柱结构的多目标优化

以车铣复合机床为研究对象,利用Solidworks建立三维模型,基于吉村允孝法计算出主要结合面参数,利用AN-SYS Workbench建立整机的动力学模型,通过模态分析和谐响应分析确定立柱为影响整机动态性能的关键部件.以立柱的一阶固有频率、质量和静变形量为目标函数,以立柱两侧各筋板厚度为设计变量,利用响应面法对立柱进...     

基于结构单元的机床动态特性分析

针对整机动态特性优化,提出基于结构单元的优化方法。首先选用空间占比一致的四种典型筋板结构单元,对比分析研究验证其具备不同的动态特性;然后分别对四种结构单元组成的立柱、床身和整机动态特性进行对比分析研究,验证不同结构单元对其动态特性的影响。结果显示:三边体的单元首阶固有频率最高,四边体的床身较其它首阶固有频率高,三边体的立柱首阶固有频率明显高于其他,三边体的整机首阶固有频率较四边体高出5%。由此可见,三边体的机床具有更好的整机动态特性,在机床优化过程中应优先考虑三边体结构单元。     

基于APDL语言XH786A加工中心主轴箱动态优化设计

结构动力学优化设计是提高机床加工精度的有效途径,而主轴箱的动态特性是影响机床动态特性的关键因素.文中介绍了ANSYS优化设计过程,提出带筋板数目参数优化法,对主轴箱内部筋板进行与传统方法不同的参数优化设计,然后比较该方法与传统方法优化箱体后整机动、静态特性.结果表明:文中提出的参数优化法是有效的和可行的.     

数控机床立柱结构有限元分析与优化设计研究

立柱是机床基本的零部件之一,其静动态特性对机床整机的性能有很大影响。为保证机床的静动态特性及工件的加工精度,运用SolidWorks三维软件和Ansysworkbench有限元分析软件时立柱进行了静力学分析和模态分析。根据仿真分析结果,针对立柱的薄弱环节进行相应的结构改进优化,并对改进后的立柱进行静动特性分析。仿真结果表明：改进后立柱的变形量减少了7．6％,一阶模态频率提高了27．4％,同时质量减小了26kg,静动态特性得到了明显提高。为数控机床静动态性能的提高提供了理论依据。     

曲轴端面加工中心立柱的动态特性分析

针对曲轴端面加工中心动态特性要求高以及立柱在不同工况下表现出不同的动态响应特性等问题,对立柱结构进行了动力学研究。基于ANSYS的动力学分析理论,对机床立柱模型进行了适当的简化,接触面间的接触特性采用六节点的等参数单元模拟结合部的接触特性,建立了动力学仿真模型。对结构进行了模态分析以及动态载荷下的谐响应分析,获得了机床结构的振动特性和变形分布规律;对不同工况下立柱的动态响应情况进行比较,提出了不同工况对立柱动态响应的影响规律。研究结果表明,随着主轴箱高度提高,结构固有频率有所改变,立柱动态响应越发明显;不同工况下立柱均在一阶固有频率附近发生最大位移;还明确了结构刚度薄弱位置,为进一步优化结构刚度提供了理论依据。