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...     

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.     

加工中心整体防护的设计

介绍立柱移动式带交换台卧式加工中心、立柱固定式带交换台卧式加工中心及无交换台加工中心整体防护设计的要领以及在结构设计中如何满足装配性、密封性及调试的要求和注意事项。     

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。     

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%。     

卧式加工中心移动立柱的轻量化设计和拓扑优化分析

利用结构拓扑优化技术,实现了对卧式加工中心立柱的轻量化结构分析与设计。基于拓扑分析结论,按照结构优化设计的方法,提出了"去除立柱后方上部部分材料"和"立柱两侧适量减材"的两种轻量化设计方案。通过对以上两种方案各自模态数据的对比,得出立柱拓扑优化方案与原方案的对比结论,实现了利用结构拓扑优化的研究方法对机床典型支承件的结构轻量化设计及结构性能验证。     

卧式加工中心模块化设计技术及其应用

在分析卧式加工中心自身结构特征的基础上,应用广义模块化设计和基于实例推理技术,提出了一种基于实例推理的卧式加工中心广义模块化设计方法,建立了卧式加工中心模块编码体系,并根据卧式加工中心主轴及其各模块的静动及热态特性要求引入了基于有限元原理的结构分析及优化,最后论述了卧式加工中心模块化设计系统功能结构与开发技术。提出并实现了一种模块化设计系统,该系统有效的集成CAD/CAE系统,事实表明对产品设计有着一定意义。     

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。     

影响加工中心立柱刚度的因素研究

机床立柱的刚度直接影响到机床的加工精度,以两种典型结构的加工中心立柱作为研究对象,应用有限元软件对其进行结构分析和比较,指出了影响立柱刚度的主要因素,并提出了改进方案。为加工中心立柱的设计和优化提供了重要的理论依据。     

螺检节点球加工中心立柱的静动态分析

针对加高后螺栓节点球加工中心立柱的特点,应用ANSYS对立柱进行了静动态分析,得到立柱较真实的静动态特性,求解出立柱在加工要求下的变形图和立柱结构前四阶模态振型及固有频率.根据分析结果,找到立柱的薄弱环节和影响立柱静动态特性的主要因素,为加工中心机械结构优化设计提供了详实可靠的理论依据.     

基于径向基组合近似模型技术的立柱结构优化设计

针对实际工程复杂优化问题,通常难以获得优化设计变量与优化目标之间的显示函数关系表达式,以SZJY-14型加工中心的立柱作为研究对象,研究了一种基于径向基组合近似模型技术的立柱结构优化设计。首先,针对径向基近似模型预测精度较低等问题,研究了一种基于多策略的径向基近似模型技术,并以改进径向基近似模型技术为基础,构建了组合近似模型技术。其次,利用有限元分析软件Abaqus对立柱三维结构进行网格划分,并对其进行静动态性能分析确定优化目标,采用灵敏度分析法确定优化设计变量,利用组合近似模型技术建立了立柱优化设计模型。最后,采用改进回溯搜索优化算法实现了立柱结构优化设计。求解结果表明,与立柱原结构相比,优化后质量减小了3.77%,最大变形量降低了5.14%,一阶频率提高了5.9%,达到了预期效果。     

机床整机动刚度薄弱环节辨识与优化方法研究

提出一种机床整机动态分析指导薄弱部件改进的优化思路,即通过对机床整机的动刚度进行分析,辨识出不同激振频率下整机中的薄弱环节,明确优化目标,提高优化效率。利用ANSYS Workbench软件对一种卧式加工中心进行谐响应分析和模态分析,辨识出立柱是整机x向和z向动刚度的最薄弱环节。以立柱结构为优化对象,运用灵敏度分析法计算出立柱质量和固有频率对各个壁板的灵敏度。以立柱固有频率为优化目标,立柱质量为约束条件,建立优化方程。利用Matlab软件求解该方程,得到立柱的优化结果。通过谐响应分析得到优化后机床整机的动刚度,结果表明,优化后立柱在质量不增加的情况下,整机在x向和z向的最大共振峰值降低约6.5%,相应的共振频率提高约10%。     

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。     

经济型卧式加工中心回转工作台的设计研究

牙盘式回转工作台是经济型卧式加工中心的重要功能部件,以其定位精度高、加工过程性能稳定的优势得到广泛应用。该文以HMC63e经济型卧式加工中心牙盘式回转工作台的设计为例,讲述牙盘式回转工作台的设计过程。详细阐述了牙盘式回转工作台的结构设计以及相关的理论校核计算。通过机床样机试验结果,证明该回转工作台的结构设计是合理的、设计方法是切实可行的。     

五坐标数控龙门加工中心动态优化设计

在大型高架桥式、高速、高精度五坐标龙门加工中心的动态设计中,通过动态测试的方法获得导轨结合面的特性参数并将其应用到数字仿真模型中,提高了模型的精度;在加工中心的结构优化设计过程中,提出了灵敏度分析法和基于动刚度的结构优化法,对主要部件的内部筋板结构进行了与传统方法不同的设计,提高了加工中心的动静态特性;针对加工中心在工作过程中不可避免的共振问题,巧妙利用机床的附属设备设计了抑制振动的调谐阻尼器。     

高速卧式加工中心滑枕模态分析与优化

卧式加工中心滑枕是连接主轴和主轴箱的关键部件,其动态性能对整机特性有重要影响。在建立滑枕实体模型和模态分析模型的基础上,利用ANSYS有限元软件进行滑枕的模态分析,提出了基于模态分析的滑枕结构动态优化设计方法。优化设计结果表明,通过合理设定滑枕内部筋板宽度及间距和上部长圆孔的尺寸,滑枕的动态性能得到改善和提高。     

薄板类零件加工精度可靠性分析及工艺参数优化

针对薄板类零件加工过程中加工变形导致加工精度低的问题,利用有限元法和高斯过程回归算法建立了加工变形预测模型,综合考虑机床运动误差与工件加工变形,对薄板件加工精度可靠性进行分析,建立了以加工效率和平均加工变形为目标、加工精度可靠度为约束的铣削加工工艺参数优化设计模型,并利用多目标优化算法进行求解,确定了协调加工效率和加工变形最优的工艺参数组合。案例研究结果表明,经优化设计后最低加工精度可靠度达到98.21%,平均加工变形减小21.14%,加工效率提高了4.18%,为薄板类零件铣削加工工艺参数选择提供了一种可行的方法。     

小型立式加工中心立柱的静刚度分析

采用三维设计软件SolidWorks建立MCV2520立式加工中心立柱实体模型,导入软件ANSYS后,对立柱进行了静态有限元分析,从而验证了立柱结构静刚度设计的合理性,也为立柱的优化提供了重要的依据。     

卧式加工中心早期故障严重度分析及可靠性保证措施

通过卧式加工中心早期故障试验，找出其早期故障模式，进行早期故障严重度分析。经过指标评判、等级参数评判计算出各故障模式与故障部位的严重度，进而得到对卧式加工中心功能影响较大的故障模式及故障部位。有针对性地提出可靠性改进建议和可靠性保证措施，降低加工中心在使用过程中发生故障的频率，提高其使用可靠性。