本文關(guān)鍵詞：HT-3龍門立式加工中心底座和立柱的特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)　出處：《蘭州理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,隨著制造技術(shù)的進(jìn)步,數(shù)控機(jī)床向高速、高精、高效方向不斷發(fā)展。機(jī)床整機(jī)的剛度和加工性能在很大程度上取決于其部件的剛度和制造精度,為了使機(jī)床擁有較高的剛度和加工性能,保證其安全可靠地工作,要求機(jī)床結(jié)構(gòu)必須具備良好的靜動(dòng)態(tài)特性。因此,基于有限元方法對(duì)機(jī)床關(guān)鍵件的靜動(dòng)態(tài)特性分析與優(yōu)化的課題研究具有很大實(shí)際意義。本文以HT-3立式加工中心為研究對(duì)象,利用虛擬建模技術(shù)和仿真分析技術(shù),對(duì)數(shù)控機(jī)床部分支撐件即底座和立柱進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析。通過分析,找到結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化。主要內(nèi)容和取得的成果如下:(1)建立底座的實(shí)體模型,對(duì)其進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析,為其結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。底座側(cè)壁的靜動(dòng)剛度均有不足,有一定機(jī)率發(fā)生共振現(xiàn)象。針對(duì)分析結(jié)果中底座薄弱環(huán)節(jié),運(yùn)用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)協(xié)同進(jìn)行模型試驗(yàn)地方法,增加薄弱環(huán)節(jié)相應(yīng)位置的支撐,提高其靜動(dòng)剛度。再通過對(duì)底座的敏度分析和目標(biāo)優(yōu)化。使增加的支撐筋板的支撐作用達(dá)到最優(yōu)。提高底座的固有頻率至振動(dòng)曲線的準(zhǔn)靜態(tài)區(qū)域,使底座的動(dòng)態(tài)性能得到提高。(2)建立立柱的實(shí)體模型,對(duì)其進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析。以輕量化設(shè)計(jì)為目標(biāo),以連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化的變密度法為基礎(chǔ),對(duì)立柱進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。再通過對(duì)立柱靈敏度分析和目標(biāo)優(yōu)化,得到較優(yōu)化的立柱結(jié)構(gòu)。最終使得機(jī)床的底座模態(tài)一階固有頻率提高了24.27%而立柱質(zhì)量減輕7.1%達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果,機(jī)床立柱的靜動(dòng)態(tài)性能得到提高。
[Abstract]:NC machine tool is the key equipment of modern manufacturing industry, with the development of manufacturing technology, NC machine to high speed, high precision, efficient direction of development. The machine tool stiffness and machining performance depends largely on the components of the stiffness and precision manufacturing, in order to make the machine has higher stiffness and machining performance and ensure the safe and reliable work, machine structure have good static and dynamic characteristics. Therefore, based on the finite element method has great practical significance of the research on the static and dynamic characteristics analysis and optimization of the key parts of the machine. In this paper, HT-3 vertical machining center as the research object, using the virtual modeling technology and simulation technology, a the column base and the analysis of static and dynamic characteristics of NC machine tools support. Through the analysis, find the weak link of the structure, and to improve and optimize the structure. The main contents and take The results are as follows: (1) the establishment of a solid model, analysis of the static and dynamic characteristics, and provide a theoretical basis for structure optimization. The side wall of the base of the static and dynamic stiffness are inadequate, there is a chance the phenomenon of resonance. Based on the results of the analysis in the base of the weak link, using model test method of traditional collaborative the design and modern design, increase the corresponding position of the weak links of the support, to improve the static and dynamic stiffness. Then on the base of the sensitivity analysis and optimization. The supporting ribs increase the optimal. Improved quasi static regional natural frequency vibration curve to the base of the dynamic performance of the base improved. (2) models of the columns, analysis of the static and dynamic characteristics of the lightweight design. In order to target with variable density method of topology optimization based on topology optimization design for recanalization column. Through the sensitivity analysis and target optimization of the column, a more optimized column structure is obtained. Finally, the modal natural frequency of the base of the machine tool is increased by 24.27%, while the column weight is reduced by 7.1%, which achieves the effect of optimization design. The static and dynamic performance of the machine column is improved.

【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG659

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本文編號(hào)：1396359