基于ANSYS的定梁龙门机床横梁静力学特性分析及结构优化

横梁是龙门机床的主要承力部件,其结构和静、动态力学特性直接影响机床的加工精度。为分析其结构设计是否满足机床的精度要求,以及筋板结构和布局形式对其静态特性的影响,文中应用有限元分析方法,针对某型定梁龙门机床横梁进行静力学特性分析,计算了其最大静变形和最大静应力,分析了结构设计上的薄弱环节,然后对其内部筋板的结构和布局形式进行了优化设计和分析对比。结果表明,优化后横梁的静刚度提高了12.89%,最大静应力降低了18.01%,显著改善了横梁的静力学特性。     

基于灵敏度分析的龙门横梁多目标优化研究

为减轻横梁质量并提高其静动态特性,首先对横梁进行受力分析,通过灵敏度分析找出各设计变量对横梁质量和最大变形量的影响程度,然后综合考虑横梁的质量和最大变形量,利用响应面法构造回归方程,并对回归方程进行准确性验证,用优化工具箱对横梁进行多目标优化求解,得到最优的尺寸参数.将优化前后的参数进行对比分析.结果表明,优化后的横梁不但质量减轻,而且静动态特性都有所提高.     

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.     

基于神经网络和遗传算法的机床床身优化设计研究

机床的床身的动态特性和静刚度直接影响加工精度、生产效率以及机床的使用寿命,目前机床正朝着高速、高精度、复合化以及高自动化的方向发展,因此研究机床床身的动态特性和静刚度十分必要。为提高某机床床身和横梁的动态特性和静刚度,综合运用结构动态优化原理,神经网络和遗传算法,对床身和横梁进行了结构动态特性分析,提出了该床身结构的优化方案。分析结果表明,优化方案的床身和横梁的动态性能和静刚度得到了明显提高。可供相关机床床身优化设计参考。     

基于HyperWorks的机床横梁的拓扑结构优化设计

横梁是机床结构中极重要的承载大件,其性能直接影响对机床的加工质量,同时,也是最具减重潜力的关键件。采用HyperWorks软件,以结构柔顺度最小为目标,对横梁进行基于变密度法拓扑优化。根据优化后的横梁形貌及实际经验对模型进行细节修改,建立横梁最终优化模型。在ALGOR中对横梁仿真分析,结果表明:优化后的横梁较原设计在静、动态特性均有所提高,横梁总重量减少28.34%。     

龙门式机床横梁筋板结构分析与优化

横梁作为龙门式机床的主要支承部件,其性能好坏直接影响机床的使用性能和制造成本,因此,设计合理可靠的横梁结构很有必要。用有限元法对四种筋板的横梁进行了静动态特性分析,得出O字型筋板横梁性能最好;改变O字型横梁中O字个数,对七种不同O字个数的横梁进行静动态特性分析对比,得出O字的个数控制在使O字高宽之比为1时该横梁性能最佳;改变横梁厚度,对十二种不同厚度的横梁进行了模态分析,结果显示,横梁动态性能在一定的范围内可达到最佳状态。     

基于正交试验的机床移动横梁多目标优化设计

为了提高机床移动横梁静、动态综合性能,机床横梁必须具有合理的筋板布局和结构特性。建立了横梁振动力学模型,理论计算了横梁最大耦合变形量,在三维设计软件中对机床横梁进行三维建模,并使用Ansys对横梁进行静态、模态分析。文中以机床横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力、一阶固有频率作为评价机床横梁设计优劣的目标函数,以横梁筋板结构、筋板厚度,上导轨支撑筋板倾斜角度作为设计变量进行多目标优化设计。采用正交试验法,设计了3因素4水平的正交试验;运用综合平衡法确定最优水平,从而得出最优的试验方案。结果表明,横梁理论计算变形量与仿真分析值相近,且横梁"井"型筋板结构,筋板厚度25 mm,上导轨支撑筋板倾斜55°设计为最优方案,其中与原设计方案相比质量减轻了473 kg,横梁总形变减少了7.455%,一阶固有频率提高了2.956%。研究证明,采用正交试验法合理设计横梁试验因素与水平,可以以较少的试验次数获得最优的试验结果,说明正交试验法具有较高的工程运用性。     

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。     

基于层次分析法DVT系列车床横梁优化设计研究

机床横梁是机床重要的主体承载结构件,在DVT系列车床中横梁的静、动态特性直接影响到车床加工精度与耗材类零件的使用寿命,在不能以机床加工零件的实体运行的方式验证设计的情况下,仿真优化是有效方法.通过对优化前横梁进行静态分析和模态分析的方式进行车床工作特性仿真.分析结果表明,DVT系列车床横梁薄弱位置发生在横梁中部,再采用...     

数控龙门镗铣床横梁结构特性分析及优化

运用现代设计方法对某型号数控机床龙门镗铣床横梁结构进行了静动态特性分析,并精确提取了横梁结合面的边界条件;然后对横梁进行参数优化,建立了以横梁的内部筋板和壁厚为优化设计变量,以结构质量以及一阶固频为状态变量,以结构最大变形为目标函数的数学优化模型,并采用拉格朗日二次规划法进行优化计算,最终得到满足条件的设计变量。通过对横梁进行参数优化,提高了横梁的综合性能。     

数控龙门镗铣床横梁结构特性分析及优化

运用现代设计方法对某型号数控机床龙门镗铣床横梁结构进行了静动态特性分析,并精确提取了横梁结合面的边界条件;然后对横梁进行参数优化,建立了以横梁的内部筋板和壁厚为优化设计变量,以结构质量以及一阶固频为状态变量,以结构最大变形为目标函数的数学优化模型,并采用拉格朗日二次规划法进行优化计算,最终得到满足条件的设计变量。通过对横梁进行参数优化,提高了横梁的综合性能。     

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。     

某龙门机床横梁有限元分析及优化设计

本文以某定梁式龙门加工中心横梁为研究对象,针对原有结构特点,应用ProE软件建立机床的三维分析模型,利用ANSYS Workbench软件对其进行静、动态性能仿真分析。根据有限元分析结果,找出原横梁的薄弱环节,提出横梁结构的改进方案。针对改进方案对横梁的三维模型进行修改,并运用软件对其改进后的模型进行验证与分析。结果表明：对横梁结构进行改进后,有效的提高了横梁的静、动态性能,优化后的横梁下导轨安装面的变形减少了11%,上导轨安装面的变形减少了33%,应力减少了38%,一阶模态的固有频率增加了13.7%,为龙门系列机床横梁的设计提供了有益参考。     

钢纤维树脂混凝土填充结构机床基础件研究

以CW6163E机床床身为实例,初步设计了钢纤维树脂混凝土填充结构机床床身(为方便起见,以下简称为填充结构床身),并通过ANSYS对原型床身和填充结构床身的静动态性能进行分析,验证填充结构床身可提高机床的静动态性能.对填充结构床身进行了结构优化,并对优化后床身静动态性能进行静分析,结果表明,优化后的填充结构床身在提高机床静动态特性、节省能源、降低成本、利于环保等方面可更显优越性.     

基于动态特性的横梁结构优化设计

针对某异型插件机高速高加速度的运行条件,提出一种基于横梁动态性能的优化设计方法。从截面形状、质量分布和加强筋布置的角度出发,考虑横梁本体的受力情况、结构特性和性能特点,设计了相应的横梁结构模型。借助ANSYS有限元软件和ADAMS多体动力学软件,对不同横梁模型进行仿真、模态分析和刚柔耦合动力学分析。采用横梁的固有频率和振动时域曲线的最大变形量作为指标来评价横梁动态特性。通过优化横梁结构,减轻横梁质量和改善其动态特性,从而提高异型插件机的插件效率和插件精度。     

采用灰色关联—层次分析法的机床横梁优化设计

机床横梁是机床零部件主要支撑部件,对机床的加工精度影响很大,因此,需要对横梁自身的结构进行优化,以提高机床加工精度。文中首先对原横梁进行仿真分析,并依次分别对横梁薄弱位置的结构、筋板结构、筋板厚度进行了设计与分析,采用灰色关联—层次分析法对不同筋板厚度的横梁进行分析与数据处理,最终获得最优方案。结果表明,横梁"井"型筋板结构设计,上导轨支撑筋板倾斜55°,筋板厚度15mm为最优方案,优化后横梁质量减轻了751kg,形变量减少了3.6%,一阶固有频率增加了3.5%,优化设计效果明显,为机床其它零部件的设计提供了方法参考。     

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。     

五轴联动数控龙门铣床的有限元分析与优化设计

五轴联动数控龙门铣床是现代加工大型工件的一种机床,它能使工件在一次装夹下,进行多工序加工,从而可提高生产率3～4倍,并能使工件获得很高的加工精度和表面质量。在五轴联动数控龙门铣床中,横梁、床身、立柱等是最为重要的大件,人们总是希望在刚度满足要求的前提下尽量减轻其重量。同时,横梁等大件的动态特性尤其是低阶模态是影响机床性能的关键因素,因此有必要对横梁等大件进行分析和优化设计。