插件机横梁结构优化与动态特性分析

针对某公司插件机的插件精度和速度难以满足工作要求的问题，设计了一种轻量化横梁结构，并且对其横梁的动态特性进行了研究。首先，根据拓扑优化的结果对横梁的内部结构进行了优化设计，并通过3种结构的仿真数据对比建立了刚度特性较好的横梁模型；然后，对横梁-箱体系统进行了模态分析，得到了横梁的前六阶固有振型，并且分析了不同箱体尺寸对系统固有频率的影响；最后，基于模态分析的结果和载荷特性对横梁进行了瞬态动力学分析，计算出了横梁在运动过程中的最大变形量，并且通过传感器测试验证了仿真结果。研究结果表明：横梁-箱体系统与机床不会产生共振，系统的薄弱部分为插件头组件，减小插件头组件的整体厚度可以有效提升系统的固有频率；横梁在插件过程中的瞬态仿真结果最大形变量为0.032 mm,出现在减速阶段，传感器的测试结果为0.035 mm,两者相比误差较小，满足插件机的工作要求。