基于铣车复合加工中心动横梁变形曲线的研究

针对铣车复合加工中心在铣削加工的条件下,计算出作用在动横梁上的外部载荷,运用ANSYS软件分析动横梁的变形情况,得出动力摆头在动横梁不同位置的变形,并结合数值分析和Matlab软件绘出动横梁的整体变形曲线图,为后续对动横梁进行反变形补偿提供理论依据。     

龙门加工中心横梁结构设计与分析

横梁的静动态特性对工件的几何精度和表面质量有重要影响,为获得具有较好静动态特性的横梁结构,在横梁材料、外部尺寸、壁厚、筋板厚度相同的条件下,仅改变筋板的类型,设计了四种横梁结构;运用有限元分析软件分别对其进行静力学分析和模态分析,得到了四种横梁的最大位移变形量和前六阶模态频率及振型;结果表明:V型结构横梁的总位移变形量最小,为27.6μm,一阶模态频率为102.2Hz,具有较好的静动态特性,是最优设计方案;为横梁的结构设计提供了理论依据。     

动梁龙门加工中心横梁结构设计与优化

横梁结构设计的品质在很大程度上决定了动梁龙门加工中心的刚度和强度性能;横梁结构中加强筋的设计与布局直接影响横梁的静/动态特性。基于有限元法对动梁龙门加工中心的横梁进行静/动态分析,获得了横梁在极端工况下的变形情况以及横梁结构的前六阶固有频率与振型。结果表明,十字形加强筋难以满足实际工作要求,因此将加强筋结构改成米字形,使横梁的变形量减少了20.265%,一阶模态频率提高了4.405%,表明该优化设计方法合理可行,为横梁的结构设计提供了理论依据。     

垂直力加载下微变形梁的结构设计与优化

为垂直加载力设计大跨度小变形的承载横梁。横梁设计跨度为3 422 mm,在工作平面终点处施加最大的垂直加载力10 k N,横向位移为1 100 mm,此时要求横梁变形量小于50μm。以16 mm钢板为主要材料,仿照工字钢的强抗压性,以及等强度梁的抗变形能力,借助Ansys Workbench软件,设计符合工况的非标的重量轻的小变形横梁,使其达到设计变形量和许用应力。以横梁的总变形和等效应力最小为目标函数,以仿工字钢和仿等强度梁的关键结构尺寸P_3,P_4,P_5,P_6为设计变量,对横梁进行结构优化,并分析横梁的最大变形为40μm。通过对非标横梁进行垂直加载力的实验分析可知,加载力10 k N时系统最大变形为38μm,两者相对误差为5%。结果表明,优化设计后的横梁能够满足工况设计要求。     

基于DADOS的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计

为实现某大型组合式压力机上横梁的轻量化设计,本文通过对横梁的结构及工况分析,提取横梁结构的可优化参数,确定横梁结构约束及载荷,利用有限元法对其进行仿真分析,获取该横梁结构在静态载荷下的应力和变形情况。以横梁质量为优化目标,横梁最大应力和最大变形为约束,建立优化设计模型。为减少仿真次数,本文基于DADOS平台应用基于代理模型技术的优化设计方法,实现了压力机横梁的快速轻量化设计。     

龙门机床横梁结构的轻量化设计

横梁是数控机床的关键部件之一,其静动特性的好坏直接关系到加工工件的几何精度和表面质量。其中,横梁自身内部筋板的结构布局对其性能起决定作用,因此,设计布局合理、尺寸最优的筋板非常关键。汉川机床厂在横梁整体尺寸不变的情况下将横梁a"米"字型筋板数从5增加到10得到横梁c,整体性能有较大的改进,但相应横梁的质量也有所增加。通过对横梁c进行有限元分析,得到静态变形参数和前四节模态振型;以横梁质量最小为目标,Y和Z方向变形位移、低阶固有频率为约束进行尺寸优化设计,得到筋板最优尺寸参数。在整体性能较好的情况下,横梁质量减小了5.05%,实现了横梁结构的轻量化设计。     

重载大跨距横梁弯曲变形分析与补偿

针对重载大跨距横梁的弯曲变形问题,将有限元数值计算和BP神经网络相结合,提出横梁弯曲变形预测方法,通过预制补偿曲线辅助进行横梁弯曲补偿,提高横梁几何精度。首先,利用ANSYS分析软件获得溜板位于横梁一系列工作位置的变形量,作为神经网络的训练样本;其次,通过在Matlab中编程调整网络参数,建立了满足误差要求的BP神经网络模型,并进行训练,利用训练后的神经网络预测横梁变形曲形;最后,对预制补偿曲线的横梁进行弯曲变形测量,实验表明神经网络预测值与实验数据较吻合,相对误差<15%,并且运行时间只需0.27 s。研究结果表明,该方法能够较为准确地预测横梁弯曲变形并进行补偿,为重载大跨距横梁结构设计与预制补偿曲线提供了新的思路和技术支持。     

液压镦锻机下横梁结构的静态有限元分析

在对某液压机下横梁结构特点研究的基础上,以有限元软件ANSYS为工具,选用实体单元建立下横梁结构的有限元模型,并对模型进行了整体静态有限元分析,揭示下横梁结构的应力和应变的分布规律,获得了受力及变形危险点的位置,为其进行结构改进提供了重要的依据。     

数控龙门铣床横梁静动态特性分析与优化

为了提高数控龙门铣床横梁的静动态特性,提出了一种基于灵敏度分析与中心组合设计(Central Composite Design,CCD)相结合的方法对横梁结构进行优化设计.在对横梁进行受力分析的基础上建立横梁的有限元模型,选择关键尺寸对横梁进行静动态特性的灵敏度分析.根据灵敏度分析结果,选择对横梁的静动态特性影响比较大的尺寸进行CCD试验设计,建立响应面模型,以总变形量最小、1阶固有频率最大和质量最小为优化目标对横梁进行多目标优化设计.优化结果表明:横梁在质量减轻的前提下,其静动态特性得到不同程度的改善,为其他结构的优化设计提供了一种新思路.     

数控龙门铣床横梁静动态特性分析与优化

为了提高数控龙门铣床横梁的静动态特性,提出了一种基于灵敏度分析与中心组合设计(Central Composite Design,CCD)相结合的方法对横梁结构进行优化设计.在对横梁进行受力分析的基础上建立横梁的有限元模型,选择关键尺寸对横梁进行静动态特性的灵敏度分析.根据灵敏度分析结果,选择对横梁的静动态特性影响比较大的尺寸进行CCD试验设计,建立响应面模型,以总变形量最小、1阶固有频率最大和质量最小为优化目标对横梁进行多目标优化设计.优化结果表明:横梁在质量减轻的前提下,其静动态特性得到不同程度的改善,为其他结构的优化设计提供了一种新思路.     

数控龙门铣床横梁静动态特性分析与优化

为了提高数控龙门铣床横梁的静动态特性,提出了一种基于灵敏度分析与中心组合设计(Central Composite Design,CCD)相结合的方法对横梁结构进行优化设计.在对横梁进行受力分析的基础上建立横梁的有限元模型,选择关键尺寸对横梁进行静动态特性的灵敏度分析.根据灵敏度分析结果,选择对横梁的静动态特性影响比较大的尺寸进行CCD试验设计,建立响应面模型,以总变形量最小、1阶固有频率最大和质量最小为优化目标对横梁进行多目标优化设计.优化结果表明:横梁在质量减轻的前提下,其静动态特性得到不同程度的改善,为其他结构的优化设计提供了一种新思路.     

大型龙门加工中心横梁非变结构多参数轻量化分析

针对某大型龙门加工中心的横梁进行多参数轻量化设计。对横梁结构进行有限元分析得出其初始的受力及变形情况。在保证横梁结构不变的情况下,以横梁的最大变形为约束条件,选择横梁的筋板厚度、出砂孔孔径等7个结构参数作为设计变量,运用实验设计法对横梁进行轻量化设计。得到在横梁结构不变的条件下,7参数联合优化设计的设计变量参考值以及横梁总质量的响应变化值,优化设计的最优结果为横梁变形增加1.81%的同时质量减轻2.97%。     

双柱立式车床横梁结构轻量化设计研究

机床横梁为现代立柱式机床主要支撑部件,目前的横梁设计存在自身质量过重及横梁刚度有待提升等问题。以DVT250型双柱立式车床为研究对象,预设计不同种类车床横梁结构,研究横梁的受力变形情况与固有频率值;根据车床应用中实际工况进行静力特性分析及模态分析,以横梁质量最小化为目标,根据仿真结果进行相对密度法拓扑优化设计,根据拓扑优化的材料分布结果及生产工艺性确定横梁减质位置,通过分析对比多组(多种类)横梁仿真分析数据后确定菱形筋板结构为最佳横梁筋板结构。优化结果为：车床所用的最优横梁结构减重比为4.81%,受力最大变形降低率为12.62%,静刚度提升了6.52 N/μm;优化后横梁1阶～6阶固有频率分别提升了16.30、22.42、10.83、13.45、26.46和20.48 Hz,前6阶固有频率值均出现不同程度的提高。     

龙门铣床横梁弹性变形的补偿方法

龙门铣床横梁在精加工前采取预变形,使导轨面加工后获得一定的曲线形状─—弹性位移线的倒影线,从而能补偿横梁及其导轨因受镜头重力所产生的弹性变形,以减少铣头在横梁上移动时产生的不直度误差。故它是提高带有较重移动部件的大型机床的几何精度的一项有效措施。本文主要介绍:通过近似计算,得出龙门铣床横梁的弹性位移曲线以及据此确定为获得合理的导轨几何形状所需采用的预变形法。 一、横梁弹性位移线的近似计算 龙门铣床横梁的计算参数如图1所示。垂直铣头的重量简化为集中载荷Gd,它使横梁产生扭转变形和弯曲变形(图2)。 计算横梁的弯…     

龙门加工中心移动横梁关键结构设计与优化

龙门加工中心移动横梁承受滑座、滑枕等零部件的重量及自身重力的情况下产生弯曲变形,为降低横梁受力变形量和提高横梁静动态特性,采用两种方法对横梁进行优化设计。设计了8种横梁筋板结构及对横梁上导轨面悬臂支撑结构进行了优化设计,运用有限元分析软件对横梁进行了静力学与模态特性分析,得到横梁结构总形变位移量和前六阶振型频率。结果表明,因横梁自重引起的变形占总变形的45.1%;"井"型结构设计最优,其总形变位移量降低了8.98%,质量减轻了329kg,一阶固有频率提高了2.40%,具有良好的静动态特性;筋板结构设计的作用主要体现在减轻横梁质量上,上导轨悬臂支撑结构倾斜设计的作用主要体现在减小横梁弯曲变形上,两种方法的结合使用可有效提高横梁性能。     

反向变形约束在梁类件焊接变形控制中应用

为减小梁类件焊后变形,通过施加反变形量来控制焊接变形。以某车型横梁为例,首先分析未采取反向变形约束状态下焊接后横梁的变形结果,得出相应的焊接工艺参数;并通过数值模拟寻优,确定出最佳的反变形量施加位置和量级;最后,以试制的方式对所提及的算法进行验证,结果表明:焊后变形随反变形量先减后增,当反变形量为4 mm时,焊后变形量最小。该方法可有效控制梁类件的焊后质量,工程应用性强。     

四立柱锁紧横梁有限元分析

锁紧横梁是四立柱结构试验机重要零件之一。以1000k N四立柱试验机锁紧横梁为研究对象,利用INVENTOR建立了锁紧横梁的三维模型,利用ANSYS-WORKBENCH对锁紧横梁的锁紧状态进行静力学结构分析,得到了锁紧横梁在锁紧状态下的应力和变形云图,得到的应力超过了材料的屈服极限,材料产生弹塑性变形。对锁紧横梁进行了结构尺寸改进,改进后的锁紧横梁应力低于屈服极限,满足设计要求。本文为锁紧横梁的设计提供了仿真分析方法。     

某型纯电动汽车电池托架结构的优化设计

采用有限元分析法,对原电池托架结构的模态特性进行分析,结果表明该托架结构的刚度不足,导致其一阶模态频率较低。针对这一问题,首先采用拓扑优化法对托架横梁的外形结构进行优化,获得了满足模态特性的横梁拓扑结构;然后,再采用尺寸优化法,对托架中各结构件的厚度值进行优化,得出了一组更为合理的尺寸参数值,使得托架结构在满足模态特性基础上质量最小,实现了汽车轻量化设计。     

基于灵敏度分析的龙门加工中心横梁轻量化设计

以某龙门加工中心的横梁为研究对象,在传统经验设计得到的横梁结构基础上,建立了基于ANSYS的横梁有限元模型,运用有限元分析方法,对横梁关键尺寸进行静动态特性灵敏度分析。根据灵敏度分析结果,利用最小二乘法,得出了关键尺寸对横梁静动态特性及质量的相对灵敏度。采用极端尺寸调整方法,分别以静变形量、1阶频率为性能指标,实现横梁单性能指标的轻量化设计;然后在两种方案的基础上,得到较为合理的横梁轻量化设计方案。结果表明:在满足横梁静动态特性要求的情况下,横梁质量减小了152 kg,实现了横梁的轻量化设计。     

基于有限差分法的重型龙门铣床大跨距横梁重力变形曲线计算方法

为解决重型龙门铣床大跨距横梁由于铸件材质、制造工艺等因素导致重力变形有限元仿真结果不准确的问题,基于有限差分法提出一种大跨距横梁重力变形曲线的离散化计算方法。利用有限差分法、简支梁弯曲理论和固支梁扭转理论建立了横梁重力变形的离散化模型。假设横梁离散段的抗弯刚度为变量,结合横梁自重变形曲线和重力变形离散化模型计算各离散段的当量抗弯刚度,表征横梁材质的不均一性。采用有限元仿真方法分离横梁重力变形曲线,得到弯曲变形曲线与扭转变形曲线。应用当量抗弯刚度校正弯曲变形曲线、扭转变形曲线,得到准确的横梁重力变形曲线。实验验证表明,该计算方法相比有限元仿真,能有效提高机床的G10精度。