高速龙门五轴加工中心静刚度分析与结构优化

静刚度是机床最重要的性能指标之一,在机床设计阶段需对其进行预估.在高速龙门五轴加工中心的设计中,采用有限元分析技术对机床整机及主要部件进行了静力学分析,发现横梁与滑枕为影响整机静刚度的薄弱环节,对横梁与滑枕的结构进行优化改进,从而提高了机床的静刚度,并在实际应用中获得了良好的效果.     

机床主轴部件有限元分析及优化设计

利用有限元分析方法建立机床主轴动态模型,并对其静、动态特性作出分析,并通过优化设计方法,在短时间内进行多个方案的比较,实现了机床主轴部件优化设计,进而缩短产品开发周期,提高了主轴产品的设计水平.     

基于组合赋权的TOPSIS模型在刀具优选中的应用

刀具的选择是一个多指标因素的综合决策问题,往往会受到主观因素的影响。针对这一问题进行分析后,提出基于博弈论思想将AHP与熵权法进行组合赋权,来降低主观因素的影响;再将影响刀具选择的评价指标进行分析总结,并结合TOPSIS理论建立博弈论组合赋权的TOPSIS刀具评价选择模型;应用博弈论组合赋权的TOPSIS刀具选择模型对备选刀具方案进行评价,确定出刀具的最佳方案。并以实际案例作为模型验证对象表明:博弈论组合赋权的TOPSIS刀具优选模型的合理性和实用性。     

振动模态测试技术在金刚石圆盘锯横梁结构优化的应用研究

通过实验模态测试与有限元理论分析相结合的方法，对金刚石圆盘锯的模态特性进行了研究，分别获取了金刚石圆盘锯的各阶固有频率，并用模态测试的实验数据验证、修正了有限元分析的理论模型，以准确的有限元理论模型为基础对金刚石圆盘锯的横梁部件进行了结构优化设计研究。减少了金刚石圆盘锯横梁的刚度冗余，在保证横梁静、动态性能略有提高的条件下，实现横梁的减重设计要求。     

基于有限元分析的现场铣床横梁结构优化

针对在加工中由于横梁部件刚度不足在工件表面产生波纹状刀痕的情况,使用三维软件Solidworks以及有限元分析插件CosmosWorks对现场铣床进行建模和静、动态性能的分析,依据横梁振动相对变形的振型和幅值,以及机床的工作环境和机床设计的结构力学理论,提出了对横梁的几项改进建议,通过有限元分析其性能有较大提高,并通过模态实验进行验证,将实测值与理论值对比可知,改进后横梁具有较好的静、动态性能,证明横梁结构的优化设计是可行的.     

数控板料开卷矫平剪切生产线落料机落料过程的建模仿真与结构优化研究

本文首先综述了开展数控板料开卷矫平剪切生产线落料机落料过程的建模仿真与结构优化研究的背景和意义,并指出了用有限元方法可为重型机械的控制规范的优化设计提供有力的工具.选取了CAD三维造型软件UG NX4.0和有限元分析软件ANSYS建立了横梁结构的有限元模型,进而对整体横梁结构进行了静、动态特性分析,在此基础上优选出静、...     

基于元结构的加工中心立柱动态优化设计

以加工中心立柱为研究对象,根据快速设计及框架结构优选的设计思想,利用结构动态设计原理及有限元分析技术对立柱进行动态设计分析与结构优化.首先根据立柱结构的分析提取典型的元结构单元,然后对元结构进行拓扑优化设计,提出若干改进方案,并对改进方案进行模态对比分析.最后以立柱固有频率为优化目标,以优选的元结构为依据,对立柱进行重构设计,提高了立柱的动态特性.在机床的初步设计中,为其部件的优化设计提供了一定的参考价值,缩短了设计周期,提高了设计效率.     

基于ANSYS的横梁进给系统结构优化

横梁进给系统作为龙门式机床的主要组成部分,其静动态性能直接影响机床的性能,而横梁进给系统的结构决定着它的静动态特性,因此很有必要对其进行结构优化。利用有限元软件ANSYS对横梁进给系统进行静动态特性分析,分别研究单丝杠的安装位置、单双丝杠的使用以及双丝杠的跨距对横梁进给系统的影响。结果表明:单丝杠安装在十字滑座质心时横梁进给系统静动态性能最好;双丝杠两点支承比单丝杠一点支承抗扭转能力好,出现扭转振型时,双丝杠频率比单丝杠高18.9%;双丝杠的跨距越大,横梁进给系统抗扭转能力越好,对应频率最大提高36.3%。     

基于有限元方法的机床床身热特性参数化分析

采用机床CAD软件对机床床身进行了三维实体建模,确定了相应的边界条件,应用通用有限元软件对机床床身的热特性以及热变形进行了有限元分析.对各参数,包括热源、约束、重力等对各部件和床身整体热变形的影响作了分析和比较.根据分析结果,对相应的约束进行调整,达到对机床床身整体热特性的参数优化.     

大型复杂结构件的焊接应力与变形控制

以数控双柱立式车铣复合机床的焊接部件横梁为例,分析了影响横梁焊接应力及变形的制造因素和结构因素.以此分析为依据,对产品零部件的准备、组装、焊接等每一道工序进行工艺方案优化;总结出合理的装配工艺、减小热输入并提高其稳定性、改善焊接工艺等措施,对数控双柱立式车铣复合机床的横梁焊接部件的焊接应力及变形进行控制:进而总结出类似...     

基于拓扑优化的龙门加工中心横梁轻量化设计

以大型铝材构件高速高效龙门加工中心的焊接横梁为研究对象,确定其结构原始方案,并对该方案进行静动态特性分析,获取主轴组件沿机床Y/Z向移动时刀头的位移情况以及横梁的前六阶固有频率和振型。基于变密度法对连续体结构横梁进行了拓扑优化设计,建立了最大刚度设计的拓扑优化模型和特征值问题的结构动力学拓扑优化模型。在Hypermesh/Optisruct中建立了不同优化模型的目标函数、约束条件、优化变量,对横梁的板筋布置、后壁板分别进行的优化。与优化前的结构相比较横梁的重量减轻11.5%,实现了横梁的轻量化设计,同时横梁的综合性能得到了明显的改善。     

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,加工中心机床结构参数得到了较好的优化,从而使整机性能得到了提高。     

龙门加工中心横梁组件静动态分析及结构改进

为提高龙门加工中心的静动态特性,保证加工工件的几何精度,运用有限元软件对横梁组件进行了静动态分析,发现横梁是横梁组件的薄弱结构.采用对角筋板理论,对横梁进行了结构改进,并进行有限元分析.结果表明,改进后横梁组件的变形量减少了7.6％,一阶模态频率提高了17.2％,静动态特性得到了明显提高.最后通过实验结果与理论结果进行对比,验证了改进方案的合理性,为横梁组件结构设计提供了理论依据.     

龙门五轴加工中心薄弱环节的改进设计

以某型龙门五轴加工中心为研究对象,采用有限元分析的基本理论对整机进行动静态特性分析。建立了有限元模型,并对其进行了3个方向静刚度的对比分析,结合前4阶模态振型找出了影响整机动静态特性的薄弱环节——横梁,在不改变原有横梁结构基础上提出了3种优化方案。结果表明:改进结构3最为合理,并通过静变形量实验验证了改进后结构的正确性,从而提高了整机的动静态特性。     

数控机床整机有限元分析

采用用户自定义矩阵单元来处理机床结合部的接触问题,在商品化软件中建立了机床整机有限元模型,并进行了静、动态特性分析,在此基础上找出机床结构的薄弱环节,为机床结构优化设计提供了技术支持。     

基于ANSYS Workbench的球面磨床磨头结构设计方案分析

磨头属于精密数控球面磨床的关键部件,其结构形式会直接影响到磨头动力部件的刚度,从而影响到加工工件的精度及表面质量.针对SMG63H球面磨床磨头结构形式设计的三种方案,运用ANSYS Workbench对磨头动力部件加载工况进行静态特性分析,通过分析不同设计方案的磨头、主轴、主轴箱以及磨头动力部件整体的变形量和应力大小,选出静态特性最优方案.此方法为精密数控球面磨床关键部件有限元分析及设计方案的优化提供技术支持,为改善机床结构性能和提高机床精度奠定了基础.     

数控机床导轨面变形预补偿的有限元分析

针对机床导轨变形特别是大型、重型机床的导轨变形而引起的数控机床加工精度问题,应用有限元分析法,借助先进、功能强大的有限元分析软件ANSYS对大件横梁导轨面进行静力学分析。在考虑横梁自身质量的同时,根据机床实际工况,施加附加力,并确立在横梁上移动的部件的几个关键位置,最后分析出各导轨面的变形曲线,提供横梁导轨面加工时补偿用曲线图,通过数控插补铣直接铣出补偿曲线,预先予以导轨变形补偿。     

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.     

立式加工中心动力学分析及结构优化研究

研究了通过机床的动态特性分析进行结构优化的方法,提出了一种新的优化设计方案。针对对机床整机模态特性和谐响应特性,在有限元分析软件中对机床动态性能进行了仿真。分析结果表明,主轴箱和立柱为机床敏感部位,因此使用有限元分析软件对主轴箱进行拓扑优化,并且为立柱增加筋板。根据优化结果重新设计机床主轴箱和立柱结构,将优化后与未优化的机床的分析结果进行对比,结果表明机床的动态性能得到明显改善,主轴箱各阶固有频率提高10%左右,机床整机固有频率提高4%左右,x方向上的响应峰值减少约2%。     

小型电火花机床特性分析与优化

运用有限元法对一台小型电火花加工机床的静动态特性进行分析。分析比较机床常用总体布局结构对机床静刚度的影响,对相对刚度较小的部件进行静力分析和拓扑优化。基于赫兹接触理论和吉村允孝积分法分析计算机床结合部的动态特性刚度参数,并利用弹簧和阻尼等效建立了机床动态特性模型。提取机床前6阶的固有频率和振型,相对于刚性连接固有频率减小,能够更准确地模拟机床动态特性,为预测分析机床静动态特性提供了依据。