基于多目标的磨床床身结构优化设计

在充分考虑磨床床身动静态特性及床身整体质量的前提下,针对某型号五轴联动数控磨床床身内部筋板布局及筋板厚度尺寸的最优化选取,提出了一种基于多目标优化理论基础、以优化过程中床身最大静变形为约束、以床身整体质量及一阶固有频率为优化目标的床身结构优化设计方法.利用ANSYS Workbench软件进行有限元分析及优化,并通过灵敏度分析得到影响磨床床身动静态特性及床身整体质量的参数的权重占比,确定磨床床身在动静态特性下的薄弱环节及主要影响参数;在不改变床身基本尺寸的条件下,对床身内部筋板布局及筋板厚度尺寸进行优化,根据寻优结果,得到了床身的最佳优化方案.最终仿真结果表明,在床身整体质量减少40.4 kg的情况下,其最大静变形减小11.3％,一阶固有频率提升了 4.2％;与传统优化方法中提升固有频率、减小最大静变形量往往会造成床身整体质量增加的结果相比,该方法更为有效.     

基于多目标的磨床床身结构优化设计

在充分考虑磨床床身动静态特性及床身整体质量的前提下,针对某型号五轴联动数控磨床床身内部筋板布局及筋板厚度尺寸的最优化选取,提出了一种基于多目标优化理论基础、以优化过程中床身最大静变形为约束、以床身整体质量及一阶固有频率为优化目标的床身结构优化设计方法.利用ANSYS Workbench软件进行有限元分析及优化,并通过灵敏度分析得到影响磨床床身动静态特性及床身整体质量的参数的权重占比,确定磨床床身在动静态特性下的薄弱环节及主要影响参数;在不改变床身基本尺寸的条件下,对床身内部筋板布局及筋板厚度尺寸进行优化,根据寻优结果,得到了床身的最佳优化方案.最终仿真结果表明,在床身整体质量减少40.4 kg的情况下,其最大静变形减小11.3％,一阶固有频率提升了 4.2％;与传统优化方法中提升固有频率、减小最大静变形量往往会造成床身整体质量增加的结果相比,该方法更为有效.     

14 t摩擦焊机整机静动态特性分析

以14 t连续驱动摩擦焊机整机为研究对象,建立了用于有限元分析的简化模型,对摩擦焊机整机进行了静动态特性分析。在静态特性分析中,对摩擦焊机受自重状态、摩擦加工阶段、顶锻加工阶段以及切削加工阶段等不同工况下的整机刚度、强度进行了校核,确定了焊机切削状态下刚度的薄弱位置,为焊件切削加工工艺参数的制定提供理论参考。在动态特性研究中,首先基于Block Lanczos特征提取法求解了整机前6阶固有频率,对焊机各阶振型进行了描述,通过与临界转速对比后,对摩擦焊机整机设计的安全性进行了校验。并基于其模态求解结果,对摩擦焊机进行了谐响应分析,得到了在切削力激励作用下床身与切削系统的频率响应特性。     

基于有限元的大型摩擦焊机主轴箱优化设计

针对摩擦焊机的加工精度的问题,以预焙阳极专用摩擦焊机主轴箱作为研究对象,应用有限元仿真软件ANSYSWorkbench对箱体进行静态与模态分析,得到箱体最大应力、应变及(1-4)阶固有频率和各阶模态阵型,对得到的结果进行分析得到主轴箱具有较好的动态性能。选择箱体总质量与最大变形量为优化目标,筋板厚度等4个关键尺寸为设计变量,使最大变形量减少了61.22%,并减轻了主轴箱的质量和最大应力。根据灵敏度分析提出了优化方案,为大型摩擦焊机主轴箱结构改进或优化设计提供前提依据。     

精密机床床身结构参数的优化设计

在确定精密机床床身合理结构的基础上，利用ANSYS有限元软件提供的APDL参数化设计语言和优化设计方法，以床身的肋板布置和肋板厚度为设计参数，对床身进行结构设计参数的优化，确定了床身结构的合理参数。不仅大大提高了床身的动态性能，而且节省了材科，降低了生产成本。     

基于多目标的刨切机床身结构优化设计

以某数控刨切机床身为研究对象,提出一种基于灵敏度分析与结构优化设计相结合,以床身质量、最大静变形和一阶固有频率为优化目标的床身优化设计方法。建立床身有限元模型,对其进行动静态特性分析,通过对床身主要设计参数进行拉丁超立方试验设计,在此基础上,对各设计参数进行灵敏度分析并建立响应面模型,确定影响床身质量和床身动静态特性的关键参数,运用多目标优化算法对床身进行优化求解,根据优化结果,得到最佳优化方案。结果表明:床身质量减少 5.82% ,最大静变形减小 6.71% ,一阶固有频率提高 6.11% ,该优化方法在提高床身动静态特性的基础上,减轻了床身质量,为床身优化设计提供理论参考。     

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。     

基于有限元分析的方钻杆机床床身动态特性设计

利用常规设计方法,首先确定了方钻杆机床的初步方案。通过有限元方法对在切削过程中的方钻杆机床床身进行动态特性分析,找出方案中的不足,并提出结构优化方案。筋板的动态特性直接影响机床床身的动态特性,文中分别以筋板的厚度、间距和开口为优化变量,来改变床身的固有频率,以此为优化目标,进行有限元优化。结果表明,优化后床身的动态性能得到显著提高,达到了预期的目标,并为床身改造提供了理论依据。     

基于有限元的剥线机刀架结构设计及优化研究

针对护套线剥线机主传动刀架结构设计的合理性及静态和动态特性较差的问题,在确定护套线剥线机主传动机构的自振频率以及对应振型的基础上,设计了护套线剥线机主传动刀架结构。对刀架结构进行有限元分析,以端面厚度与切刀安装螺纹孔位置作为设计变量,以静态特性为目标参数,对端面厚度等参数进行了灵敏度分析,得到了各参数对静态特性的影响趋势;根据灵敏度分析结果对初步设计的刀架各项参数进行了优化,最终得到了优化后的护套线剥线机主传动刀架结构。研究结果表明:优化后主传动刀架的静态和动态特性在一定程度上得到了改善,固有频率及静刚度均有所提高,刀架质量有所减轻。     

树脂混凝土床身结构动态分析与优化

使用有限元分析方法,对树脂混凝土材料在VMCL600加工中心床身中的使用进行了研究.建立了树脂混凝土床身模型,并对其内部筋板厚度进行了灵敏度分析和优化.最后探讨了一款铸铁与树脂混凝土混合材料床身的动态特性,结果显示,采用合适的混合材料结构可以进一步提高床身的综合性能.     

高精度加工中心床身结构拓扑优化研究与实践

采用变密度法对某叶片加工中心的床身进行拓扑优化分析,得到床身结构的拓扑优化变密度云图,用静刚度分析结果将床身结构分为主功能区和辅助功能区;分析比较了不同筋板布局形式和厚度的床身动态特性。将拓扑优化与动态性能分析相结合,分别改进两个功能区的筋板布局来提升床身整体性能。在原有床身质量不变情况下,静刚度提高25%,第一阶固有频率提高13%。这种结构设计方法,具有工程应用价值。该研究结果对提升机床基础件刚度及稳定性提供理论支撑,对数控机床大型基础件结构优化具有借鉴意义。     

数控立式加工中心床身筋板结构设计与分析

以某数控立式加工中心床身结构为研究对象,为获得具有较好静动态特性的床身结构,保证工件的几何精度和表面加工质量,通过改变筋板的类型,设计了三种床身结构方案。运用ANSYS有限元分析软件分别对其进行静力学分析和模态分析,得到了不同床身结构筋板设计方案的位移变形量、合应力及模态频率结果。根据分析结果,选出了具有较好静动态特性的床身结构作为设计方案,节省了制造成本,缩短了设计周期,为床身结构设计提供了理论依据。     

树脂混凝土床身结构动态分析与优化

使用有限元分析方法，对树脂混凝土材料在VMCL600加工中心床身中的使用进行了研究。建立了树脂混凝土床身模型，并对其内部筋板厚度进行了灵敏度分析和优化。最后探讨了一款铸铁与树脂混凝土混合材料床身的动态特性，结果显示，采用合适的混合材料结构可以进一步提高床身的综合性能。     

ANSYS Workbench集成研发平台下的机床床身有限元分析

运用Pro/E和ANSYS Workbench集成研发平台,对某型机床床身进行了典型工况下的静态分析及模态分析。得到了床身在此工况下的静态特性及模态特性。并在此基础上,进行了床身内部筋板厚度的灵敏度分析,给出了相应的床身最大变形量及其振动一阶固有频率的变化情况。结果表明,CAD软件与集成研发平台的协同应用为机床的设计和分析提供了极大的方便。     

立式加工中心床身静动态特性分析及优化

以DVG850立式加工中心床身为研究对象,采用SolidWorks软件对V字加强筋形式的床身进行三维建模,通过专有程序接口将模型导入到ANSYS Workbench软件中。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对该床身进行静力学分析和模态分析,根据分析结果了解其静、动态特性。然后应用ANSYS Workbench中的拓扑优化模块对床身V字加强筋的床身结构进行优化和改进,经过分析可以得到优化后的床身静动态性能都有所提高,而且将原床身的质量减轻了19.1kg。另外,对改进的床身进行了谐响应分析,分析结果与模态分析一致。     

立式加工中心床身静态分析及优化设计

针对立式加工中心床身的静态特性对机床加工精度的影响,以T-V855立式加工中心的床身作为研究对象,采用有限元分析方法对床身进行静态特性分析,确定床身结构静刚度,发现床身位移变形量对机床加工精度有较大影响,对床身进行优化设计分析。对关键尺寸进行灵敏度分析,选取对结构影响最大的尺寸进行BP神经网络非线性拟合关系,通过遗传算法对床身进行多目标优化,依据优化结果重构模型,再次进行静态分析,对比优化前后结果,优化后床身总变形量减少11%,床身质量下降13%。该优化设计结果表明,这种优化方法可以提升机床结构件刚度以及机床加工稳定性,对机床性能改进具有指导意义。     

基于有限元的落地镗铣床滑枕结构设计

为完成四川省德阳市某机械制造有限公司委托开发数控落地镗铣床的项目,从根本上提高TX6916落地镗铣床的动态性能和市场竞争力。针对滑枕内部筋板结构形式,利用有限元法分析了米字型筋板、十字型筋板和X型筋板三种不同筋板结构形式下滑枕的静、动态性能。在选定筋板形式条件下根据外壁板厚度、筋板厚度和内筋板厚度对固有频率的灵敏度分析,选择优化设计变量改进滑枕结构,对改进的结构进行有限元分析并与原有结构相比较,改进结构在静、动态性能都有显著提高。     

卧式加工中心床身结构特性分析及轻量化设计

以某型卧式加工中心床身为研究对象,利用有限元法对其进行静动态特性分析。为了达到减少质量的目的,以床身的壁厚及筋板的纵向、横向厚度作为设计参数,对其进行正交试验,利用最小二乘法对试验数据进行处理,得到床身的质量、最大变形量、最大应力和前4阶固有频率的响应面模型。然后,以床身质量最小为优化目标,以最大变形量、最大应力和前4阶固有频率保持不变为约束条件,利用逐步二次规划法对目标函数进行求解,完成尺寸的优化。优化结果表明,在床身静动态特性基本不变的情况下,床身质量减少了5.01%。     

BFPC床身工艺孔灵敏度分析及优化

为提高玄武岩纤维树脂混凝土结构的静动态性能,以VMC850B立式加工中心床身为例,基于有限元,采用灵敏度分析和蒙特卡洛法对床身7个工艺孔进行分析.忽略孔的质量影响后,在前3阶加权固有频率提高了1％的同时,其x方向变形减少5％.研究表明:玄武岩纤维树脂混凝土的静态性能不足可以通过合理设计床身孔的大小和位置来提高.     

基于TOPSIS法的大型床身优选设计

以球形蜗杆砂轮磨齿机的床身为研究对象,设计了不同的床身结构作为备选方案,并建立了各方案参数化模型,对其进行了灵敏度分析和多目标优化计算确定其最优尺寸参数,通过对其进行有限元分析获得了优选决策的初步数据。建立了床身优选评价的TOPSIS数学模型,经计算求解优选出最佳方案。对比分析了优选前后床身的静态和动态性能,验证了床身的优选结果的有效性,完成了球形蜗杆砂轮磨齿机床身的优选设计。