基于拓扑优化的龙门加工中心立柱轻量化设计

主要针对GSLM3308龙门加工中心的立柱结构展开研究,为提高立柱性能的同时实现轻量化设计,使用OptiStruct软件对立柱进行了拓扑优化。优化模型在静力工况下以柔度最小化为目标,以体积变化量为约束,优化后的模型增加了立柱刚度,同时质量减少了14%。表明利用有限元分析方法在产品设计前期进行一定的结构设计,能够提供较优的拓扑结构,从而提高产品的整体性能。     

卧式加工中心立柱有限元分析与优化

应用SolidWorks软件建立卧式加工中心立柱的三维模型,通过Simulation插件对立柱三维模型进行有限元静力学分析,得出立柱在最不利工况下的变形和应力分布.为提高卧式加工中心立柱的静态刚度,寻求更优的结构,对立柱模型填充实体后以最佳刚度质量比为目标进行拓扑优化,根据优化结果重新设计和布置筋型.对优化后的卧式加工...     

加工中心立柱多目标拓扑优化

利用ANSYS建立某型加工中心立柱的有限元模型,以立柱的极限工况为条件,进行有限元静力分析和模态分析,从而对立柱的动静态特性进行分析;利用功效函数法对各优化目标进行折衷处理,建立静刚度和前两阶固有频率最大化的多目标拓扑优化数学模型,并利用ANSYS对立柱进行多目标拓扑优化分析,依据分析得到的立柱密度云图和立柱设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证表明:改进后的立柱质量有所减小,动静态特性也得到显著改善。     

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。     

高速加工中心立柱结构的拓扑优化

基于连续体ICM拓扑优化方法,提出了以体积为约束条件,机床的固有频率为目标函数的结构动态设计方法.为提高拓扑优化的精度,在结构优化过程中,同时也考虑了非设计区域的动态特性.将该方法应用到XH6650高速加工中心的立柱结构优化中,从而提高了机床的整机动态特性.     

高速加工中心立柱结构的拓扑优化

基于连续体ICM拓扑优化方法，提出了以体积为约束条件，机床的固有频率为目标函数的结构动态设计方法。为提高拓扑优化的精度，在结构优化过程中，同时也考虑了非设计区域的动态特性。将该方法应用到XH6650高速加工中心的立柱结构优化中，从而提高了机床的整机动态特性。     

基于ICM法的高速卧式加工中心立柱拓扑优化设计

针对高速卧式加工中心XH6650的动态特点,确定加工中心的关键结构件立柱为优化对象.基于连续体ICM拓扑优化方法,并考虑其它重要零部件的影响,确定在体积约束下的多阶频率加权为目标函数,同时考虑其它重要零部件为非设计集合的拓扑优化方法.根据此方法设计的高速卧式加工中心XH6650的立柱,提高了整机动态特性.     

动梁龙门加工中心立柱轻量化设计

立柱是加工中心的重要部件,支承着主轴箱、滑枕及横梁等零/部件,对加工中心的加工精度有着举足轻重的影响。以立柱筋板结构、筋板厚度为设计变量,以立柱质量为主要评估指标,以立柱形变量和一阶固有频率为次要评估指标,采用三维设计软件Solid Works和有限元分析软件ANSYS设计并分析了8种筋板结构的立柱,初步筛选出O型筋板结构设计为最优方案,然后针对O型筋板立柱内部筋板厚度进行设计与分析。结果表明,在形变量基本不变的情况下,O型筋板立柱的筋板厚度为14mm时综合性能最优,优化后立柱质量减轻了352kg,一阶固有频率提高了1.6%。     

高速卧式加工中心立柱结构性能的分析与优化

为了提高高速卧式加工中心典型支承件——立柱的结构性能,对特定工况下立柱结构性能的相关参数进行求解,并通过连接部位加筋和更改加强筋形式两种方案进行结构优化。研究结果表明,两种结构优化方案对立柱结构性能均有一定提升作用,能为高速卧式加工中心支承件的结构优化提供参考。     

卧式加工中心部件的结构分析及轻量化设计

以某型号卧式加工中心的滑鞍为研究对象,首先对其进行结构分析改进,其次分析了其内部结构参数对其结构的静态和动态性能的影响情况,为其轻量化设计提供理论依据,再者并通过对滑鞍的结构拓扑优化分析印证了分析结果.最后根据分析结果提出改进方案,成功将滑鞍质量减轻20%左右.     

立式铣削加工中心立柱结构的拓扑优化

应用Pro/E建立XH715立式铣削加工中心的整机模型,并引用分析软件ANSYS进行动态分析,找出其薄弱环节,利用优化软件HyperMesh对薄弱环节进行优化设计,将得到的优化结果与优化前相比较,表明拓扑优化结果具有理论指导意义,为后续详细的设计提供理论依据.     

立式铣削加工中心立柱结构的拓扑优化

应用Pro/E建立XH715立式铣削加工中心的整机模型,并引用分析软件ANSYS进行动态分析,找出其薄弱环节,利用优化软件HyperMesh对薄弱环节进行优化设计,将得到的优化结果与优化前相比较,表明拓扑优化结果具有理论指导意义,为后续详细的设计提供理论依据.     

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%。     

基于满意度理论的卧式加工中心立柱性能优化

为了提高卧式加工中心的动态性能,针对关键结构件立柱,运用折衷规划法建立了以多工况柔度和1阶固有频率为目标函数的多目标优化数学模型,并引入满意度权重因子控制多工况权重比,进行拓扑优化后设计出新的立柱模型。对优化后的立柱进行验证,结果表明立柱的前4阶固有频率均有不同程度的提高,且通过优化有效地改善了卧式加工中心的动态性能,提高了自身的低阶固有频率,在三个坐标方向上的最大振幅比原模型分别下降了17%、77%和79%。     

立式加工中心立柱动静态特性分析与拓扑优化

立柱是立式加工中心的重要支承件,其性能对机床的加工质量、可靠性以及稳定性等指标具有显著的影响。以Solid Works软件建立某立式加工中心立柱的实体模型,应用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静力学分析、模态分析与谐响应分析。分析结果与模态分析结果相吻合,1、2阶固有频率较低,容易出现共振,有必要对其结构进行优化。运用折衷规划法和平均频率法建立立柱动静态特性的联合拓扑优化数学模型,利用ANSYS软件对其结构进行多目标拓扑优化设计,从而为提高加工中心动静态性能和减重提供技术途径。     

基于有限元的加工中心立柱多目标拓扑优化

以提高某型加工中心立柱的动静态特性为目的,在对立柱进行基于有限元法的静力分析和模态分析的基础上,利用折衷规划法和功效函数法对各目标进行处理,建立静刚度最大化和前两阶固有频率最大化的多目标拓扑优化数学模型;运用ANSYS对立柱进行多目标拓扑优化分析,依据分析得到的立柱结构材料最佳分布和立柱的设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证。结果表明:改进后的立柱质量有所减小,动静态特性也得到显著改善。     

非设计集合的高速立式数控加工中心立柱的拓扑优化

基于连续体ICM拓扑优化方法,笔者提出了不在体积约束下的多阶频率加权和为目标函数,考虑非设计集合的拓扑优化方法。在CAD/CAE设计系统中,针对高速立式加工中心的动态特点,确定加工中心的关键结构件立柱为优化对象,并考虑其它重要零件影响。根据此方法设计的高速立式加工中心立柱,使得整机动态特性有很大提高。     

精密卧式加工中心立柱的结构优化设计

立柱是数控机床极为重要的功能部件,其动静刚度将严重影响机床加工精度。以精密卧式加工中心立柱为研究对象,利用有限元技术分析其动态特性,锁定结构薄弱环节,以此为基础,通过灵敏度法分析立柱壁厚、筋板高度以及厚度结构尺寸对立柱动态特性的影响,并研究了立柱内部筋板布局形式变化对立柱动态特性的影响,最终给出该型机床立柱结构改进建议,研究成果可在一定程度上提升机床整机动静态性能。     

XHGS256龙门加工中心立柱的多目标拓扑优化

为了兼顾龙门加工中心立柱结构具有更高的静动态刚度和更轻的重量的要求,基于SIMP变密度法拓扑优化理论,结合平均频率公式对各优化目标进行折衷化处理,并利用层次分析法选定子目标权重,建立了以立柱结构的相对密度为设计变量,同时考虑最小柔度和最大频率的多目标函数,并将结构体积的百分数作为约束函数对其进行优化得到新的立柱结构方案。结果表明:改进后的立柱质量减少8.96%,最大变形降低38.63%,一阶固有频率提高6.87%,满足设计指标要求。