本文關鍵詞：基于有限元的車床床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

２００９年第３期

文章編號：１００１—２２６５（２００９）０３—００２１—０４

?設計與研究?

基于有限元分析的模具加工中心床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

。

鐘偉弘１，Ｉ徐燕申２ｌ，林漢元３

３００３８４；２．天津大學先進陶瓷與加工技術(shù)教育部重點實驗室，

（１．天津理工大學機械工程學院，天津

天津３０００７２；３．天津第一機床總廠，天津３００１８０）

摘要：機械結(jié)構(gòu)的靜、動剛度與布局有關，通過改變拓撲結(jié)構(gòu)，可同時改善結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)性能。文章根據(jù)單自由度系統(tǒng)動、靜剛度的關系，使用有限元分析（ＦＥＡ）方法對模具加工中心床身部件進行結(jié)構(gòu)靜態(tài)和模態(tài)分析，提出了各種優(yōu)化方案。經(jīng)過優(yōu)選，得到最佳布局，該結(jié)構(gòu)已被生產(chǎn)廠家采用，投入制造，不僅使床身的靜、動態(tài)性能大幅度提高，節(jié)省了材料，而且為加工中心床身結(jié)構(gòu)設計提供了參考。關鍵詞：床身；有限元分析；靜力分析；模態(tài)分析；動靜態(tài)性能中圖分類號：ＴＧ６５９，ＴＨｌ２３＋．４

文獻標識碼：Ａ

ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＯｐｔｉｍｉｚｅｄＤｅｓｉｇｎｏｆ

ＭｏｕｌｄＭＣ

ＢｅｄＢａｓｅｄ

ｏｎ

ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ

ＺＨＯＮＧＷｅｉ－ｈｏｎ９１，ＸＵＹａｎ—ｓｈｅｎ２，ＬＩＮＨａｎ—ｙｕａｎ’

（１．Ｓｃｈｏｏｌ

ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８４；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒ

ＡｄｖａｎｃｅＣｅｒａｍｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＭａｃｈｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ

３０００７２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｍｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｄｙｎａｍｉｃ

ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ｒｅｌａｔｅｓｔｏｉｔｓｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｔａｔｉｃ

ｔｏ

ａｎｄ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣａｎ

ｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ

ａ

ｂｙ

ｃｈａｎｇｉｎｇｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ

ｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｓｙｓｔｅｍ，ｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ

ｔｈｅｒｅｌａ－ｍｏｄａｌ

ｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎ

ｄｙ’ｎａｍｉｃ

ａｎｄ

ｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆ

ａｒｅ

ｓｉｍｐｌｅ

ａｎｄ

ｖｉｂｒａｔｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆＭＣｂｅｄ

ａｎａｌｙｚｅｄ

ｂｙ

ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ

ａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＥＡ）ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｖａｒｉｏｕｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｈａｓｂｅｅｎａｄｏｐｔｅｄ

ｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｏｐｔｉｍｕｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄａｆｔｅｒ

ｕｓｅ

ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

ａｎｄ

ｐｕｔｉｎｔｏ

ｒｅ－

ｂｙ

ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｌａｎｔ．Ｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｓｔｍｉｃ

ａｎｄ

ｄｙｎａｍｉｃ

ｏｆｔｈｅｂｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｅｎｈａｎｃｅｄ

ｍａｒｋａｂｌｙ，ａｎｄ

ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｓａｖｅｄ，ｂｕｔａｌｓｏｔｈｉｓｐｒｏｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｏｆＭＣｂｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｅｄ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓ；ｍｏｄａｌ

ａｎａｌｙｓｉｓ；ｄｙｎａｍｉｃ

ａｎｄ

ｓｔａｔｉｃ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

０

引言

和一般立、臥式加工中心相比，龍門式加工中心的

上對其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，大幅度提高床身結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度和固有頻率，為床身結(jié)構(gòu)設計提供參考。

床身為窄長條形結(jié)構(gòu)，特別是動臺式加工中心，床身則更長。因此，這樣的長床身一般多由幾段用螺釘連接成整體。床身是模具加工中心的基礎部件，它的動、靜態(tài)性能直接影響模具的加工精度。在結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)設計中使用有限元分析（ＦＥＡ）方法，可大大提高結(jié)構(gòu)設計效率。本文利用ＡＮＳＹＳ軟件對某龍門動臺式模具加工中心的床身結(jié)構(gòu)進行靜、動態(tài)分析，并在此基礎

收稿日期：２００８—１０—２８；修回日期：２００８—１２—３１?基金項目：國家自然科學基金資助項目（５０２７５１０５）

１

單自由度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動、靜剛度關系

對可以忽略阻尼的保守系統(tǒng)，假設系統(tǒng)初始狀態(tài)

最大勢能為Ｕｍａｘ，Ｕｍａｘ與結(jié)構(gòu)靜剛度ｋ和最大變形量￡有關，且成正比，可表示為：

Ｕｍａｘ＝八｜｜｝，Ｌ２）

（１）

根據(jù)能量守恒原則，振動中系統(tǒng)勢能全部轉(zhuǎn)化為動能Ｔｍａｘ，Ｔｍａｘ與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)質(zhì)量ｍ、固有圓頻率∞。以

作者簡介：鐘偉弘（１９６７一），女，山東平度人，天津理工大學副教授，主要從事光電檢測及ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ研究，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｚｗｈ４２６＠１２６．ｃｏｒｎ。

萬方數(shù)據(jù)

?設計與研究?

及最大振幅Ａ有關，且成正比關系，可表示為：

Ｔｍａｘ＝ｇ（ｍ，∞。２，Ａ２）

（２）

由（２）可知，結(jié)構(gòu)固有頻率甜。與振幅Ａ成反比關系，∞。提高Ａ將降低。故固有頻率可作為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化參數(shù)。因Ｕｍａｘ＝Ｔｍａｘ，故靜剛度ｋ與固有頻率∞。２有正比關系。對于單自由度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其振動固有頻率為：

１

／Ｔ－

，．、

∞ｏ

２磊√一ｍ

Ｌ

３

Ｊ

固有頻率標志其動態(tài)特性的優(yōu)劣，可作為動態(tài)優(yōu)化目標�？梢�，＇ｔＯ。２∞ｋ固有頻率提高，結(jié)構(gòu)靜剛度也相應提高。根據(jù)準靜態(tài)理論Ｈ１，其靜變形與低階振型一致。故結(jié)構(gòu)改進主要從提高薄弱環(huán)節(jié)的剛度人手，通過改進結(jié)構(gòu)，可以同時提高動、靜態(tài)性能。

２原床身模型結(jié)構(gòu)有限元分析

２．１原模型結(jié)構(gòu)

原模具加工中心床身結(jié)構(gòu)由左、中、右三段組成，并由螺釘連接成一個整體�；窘Y(jié)構(gòu)為板結(jié)構(gòu)，主要為外板和內(nèi)部肋板。肋板采用縱橫交錯的結(jié)構(gòu)，筋板格間距約４００×５００ｍｍ，且有分布清砂孔的斜筋。計算模型的外壁厚３０ｍｍ，內(nèi)部肋板厚２０ｍｍ。床身上部的導軌和排屑槽，與床身鑄成一體。根據(jù)原床身結(jié)構(gòu)，略去螺紋孔及局部支撐筋板等細節(jié)，采用板單元建立有限元模型如圖１、圖２所示。

圖１原床身結(jié)構(gòu)正面

２．２床身模態(tài)分析

床身拓撲結(jié)構(gòu)較為復雜，計算材料選用鑄鐵，取材料彈性模量Ｅ＝１．４５×１０“Ｐａ，密度Ｐ＝７５５０ｋｇ／ｍ３，泊松比肛＝０．２５進行模態(tài)分析。原床身的前３階模態(tài)振型分析結(jié)果如圖３、圖４、圖５所示。

分析其固有頻率值可知，第１、２階固有頻率較低，其振型均上下彎曲和對角扭曲，說明床身在上下和前

萬方數(shù)據(jù)

組合機床與自動化加工技術(shù)

圖５第三階頻率１０２．５Ｉｔｚ（前后彎曲）

后方向上動剛度較低。因此，結(jié)構(gòu)改進主要從提高上

下前后抗彎剛度和抗扭剛度人手。２．３床身靜態(tài)變形分析

床身工作時，在其上部安裝工作臺，在安裝支撐面上（共８處）施加載荷，并計入床身自重，按照工作臺在中間位置計算靜態(tài)變形。圖６是床身靜態(tài)分析邊界條件，模具和工作臺重量加載在導軌面對應工作臺的支撐塊處，工作臺底部左右兩側(cè)施加約束，計算其綜合變

形如圖７所示。床身的變形直接影響機床的工作精

２００９年第３期

度，尤其是工作臺面內(nèi)變形，因此，應專門提取工作臺面內(nèi)最大變形值。

圖７床身綜合變形輪廓

從圖７綜合變形輪廓分析可見，因床身結(jié)構(gòu)對縱軸線不完全對稱，故同一橫截面上兩導軌變形有所差異，導致兩導軌磨損不均，嚴重影響加工精度，因此必須對結(jié)構(gòu)加以改進。

３床身模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化

３．１

基于靜態(tài)變形分析的床身模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程根據(jù)床身靜態(tài)變形分析的結(jié)果，由于兩導軌變形

存在差異，故首先考慮去掉結(jié)構(gòu)不對稱的斜筋板，并將筋板格距從原方案的４００×５００ｍｍ改為２００×３００ｍｍ，從表Ｉ方案１的第一行計算結(jié)果可見，各變形值大幅度減小，但由于筋板密度增加使整個機身重量增加，考慮到維持材料原成本，將內(nèi)外壁筋板厚度由原方案的２０／３０ｍｍ，減為１５／２０ｍｍ，分析結(jié)果如表１方案１第二行所示。不僅重量稍有增加，剛度也不盡理想。

為提高抗扭曲剛度，將在導軌和底板之間添加水平橫底板，并將導軌制成實心，考慮不能明顯增加床身重量，將內(nèi)外筋板進一步減薄為１２／１５ｍｍ，分析結(jié)果如表１中方案２第二行所示。分析結(jié)果表明床身重量比原方案重１．６噸。

萬方數(shù)據(jù)

?設計與研究?

為減少重量，將橫底板去掉，計算結(jié)果如表１中方案３所示，各變形較方案２的最終優(yōu)化結(jié)果略有增大，因此橫板對增加剛度所起到的作用不大。

為進一步減少重量，在去掉橫板的基礎上，分別設計了橫向和縱、橫兩個方向均開出砂孔的方案，分析結(jié)果如表１方案４和方案５所示，其中內(nèi)外板均采用１５／２０ｍｍ。從方案４、５計算結(jié)果可見，增開縱向出砂孔，重量減少不甚明顯而各個變形卻增大顯著。

上述各方案對減重沒有明顯改觀，因此在去掉開縱向出砂孔的基礎上，為進一步減重，去掉排屑槽，將其改為外購件，分析結(jié)果見表１方案６。由計算結(jié)果可以看出，去掉排屑槽，重量下降明顯，各個變形明顯減小，剛度大幅度增加。

考慮簡化鑄造工藝，將內(nèi)筋板的橫向出砂孔改在底板上鑄出，分析結(jié)果見表１方案７．雖然該方案較方案６重量稍有增加，但各個變形減少幅度較大，剛度提高明顯。由優(yōu)化過程可知，方案７為最佳。

表１床身結(jié)構(gòu)改進方案比較

內(nèi)外

綜合工作臺面內(nèi)方案

壁厚變形最大變形重量（ｍｍ）

（“ｍ）

（恤ｍ）

（噸）

原方案：斜筋格距４００＋５００ｍｍ２０／３０８９．８７４．４３１３．２６方案（１）：無斜筋，格距２００

Ｘ

２０／３０５５，４５４４，７６１８．Ｊ２３００ｍｍ

１５／２０７７．０９６２．１２１４．１６１５／２０

３２．２２５．０３１６．７方案（２）：實心導軌，加橫板

１２／１５

４１．０５３２．０１１４．８６方案（３）：去掉橫板

１２／１５

４１．４

３２．２８

１４．０５

方案（４）：去掉橫板，開橫出砂１５／２０

孔

３５．０５２６．９３

１５．４１

方案（５）：去掉橫板，開縱橫出１５／２０４１．５３２．５７１５．１

砂孔

方案（６）橫向開出砂孔，去掉排屑槽

１５／２０３０．６２２．０７１２．９２

方案（７）去掉橫出砂孔、排屑１５／２０

槽，底面開出砂孔

２７．３２０．１２１３．１３

由上述優(yōu)化結(jié)果可以看出，改變床身的結(jié)構(gòu)，不僅減少了材料重量，降低成本，而且大幅度減小了變形，顯著提高結(jié)構(gòu)靜態(tài)剛度。原床身結(jié)構(gòu)與改進后方案的分析數(shù)值比較見表２。

表２原床身結(jié)構(gòu)與改進方案７變形比較

項目綜合變形（ｎｍ）

工作臺面內(nèi)變形（仙ｍ）

原方案８９．８７４．４３改進方案７２７．３２０．１２

變化百分比

一６９．６％

一７３．Ｏ％

?設計與研究?

３．２模型結(jié)構(gòu)改進方案模態(tài)分析

改進模型的各階固有頻率件表３，由表中數(shù)據(jù)可知，床身的前３階固有頻率均有大幅度提高，其動剛度大大增加，改進增強了其最薄弱環(huán)節(jié)。且床身重量有所減輕，原床身重量１３．２６噸，改進床身重量１３．１３噸。重量稍有減輕的同時，動態(tài)性能均有很大幅度的提高。

表３

組合機床與自動化加工技術(shù)

［參考文獻］

［１］徐燕申．機械動態(tài)設計［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，１９９２．［２］張學玲．基于廣義模塊化設計的機械結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)特性分

析與優(yōu)化設計［Ｄ］．天津：天津大學，２００４．

［３］徐燕申，張學玲．基于ＦＥＭ的機械結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)性能優(yōu)化

設計［Ｊ］．西南交通大學學報，２００３，３８（５）：５１７—５２０．［４］張學玲，徐燕申，鐘偉弘．基于有限元分析的數(shù)控機床床身

結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設計方法研究［Ｊ］．機械強度，２００５，２７（３）：

原床身結(jié)構(gòu)與改進后床身結(jié)構(gòu)動態(tài)性能比較

固有頻率（Ｈｚ）

重量（噸）

１階

２階

５７．８１３０．４

３５３—３５７．

［５］張學玲，常林楓，唐毅，等．基于結(jié)構(gòu)靜動態(tài)設計方法的數(shù)

３階

１０２．５２１６．７

１３．２６１３．１３

項目原方案改進方案７變化百分比

４０．８５５．５

控機床滑座結(jié)構(gòu)改進［Ｊ］．組合機床與自動化加工技術(shù)，

２００６（１）：８８—９１．

［６］郭志全，徐燕申，張學玲，等．基于有限元的加工中心立柱

結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)設計［Ｊ］．機械強度，２００６（２）：２８７—２９１．［７］徐燕申，張興朝，牛占文，等．基于元結(jié)構(gòu)和框架優(yōu)選的數(shù)控

＋３６％＋１２５．６％＋１１１．５％一Ｏ．０８％

４

結(jié)論

復雜機械結(jié)構(gòu)的靜、動剛度與結(jié)構(gòu)的布局有關，故

機床床身結(jié)構(gòu)動態(tài)設計研究［Ｊ］．機械強度，２００１（１）：ｌ一３．［８］張憲棟，徐燕申，林漢元．基于ＦＥＭ的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)部件

靜動態(tài)設計［Ｊ］．機械設計，２００５（５）：４６—４８．

［９］張興朝．基于有限元分析的模塊化數(shù)控機床結(jié)構(gòu)動態(tài)設計

研究［Ｄ］．天津：天津大學，，２００１．

［１０］楊明亞，楊濤，陰紅，等．有限元分析軟件在機床床身模態(tài)

分析中的應用［Ｊ］．機電工程技術(shù)，２００７（１）：２５—２７．

（編輯李秀敏）

通過改變結(jié)構(gòu)型式，可同時改善結(jié)構(gòu)靜、動剛度，提高其結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)性能，從而提高機床加工精度。

經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進，床身的靜剛度有顯著提高，能夠滿足加工精度要求，動剛度也大幅提高，而且材料有所節(jié)省。該結(jié)構(gòu)已經(jīng)被生產(chǎn)廠家采用，投入制造。

（上接第２０頁）

毛坯輪廓

大學學報（工程科學報），２０００，３２（１）：３５—３９．

［２］汪書勇，劉榮忠．基于ＯｂｊｅｅｔＡＲＸ的車凱圖形自動編程系

統(tǒng)的研究［Ｊ］．四川大學學報（工程科學報），２００２，３４（６）：

８６—８９．

［３］羅忠誠，黃良沛．圖形化數(shù)控車床自動編程系統(tǒng)的研究與

開發(fā)［Ｊ］．機床與液壓，２００６（２）：７９—８１．

［４］孟凡東，楊者青．ＮＣ車削自動編程系統(tǒng)中信息輸入建模方

法的研究［Ｊ］．沈陽航空工業(yè)學院學報，２００４，２１（３）：１２一

圖２車削加工零件粗加工刀具軌跡

５

１４．

結(jié)論

以數(shù)控車削加工刀具軌跡規(guī)劃與生成算法為研究

［５］劉志雄．基于特征描述的數(shù)控車床自動編程系統(tǒng)設計［Ｊ］．

機床與液壓，２００３（３）：１５６—１５７．

［６］黃家翔．基于組件的數(shù)控自動編程系統(tǒng)的開發(fā)［Ｄ］．上海：

上海交通大學碩士學位論文。２０００．

［７］劉雄雁．數(shù)控車床圖形編程系統(tǒng)軟件的開發(fā)［Ｄ］．北京：北

京工業(yè)大學碩士學位論文，２００４．

［８］王乾廷．雙刀車削數(shù)控編程技術(shù)研究［Ｄ］．合肥：合肥工業(yè)

大學博士學位論文，２００３．

［９］徐傳明，等．基于ＡｕｔｏＣＡＤ平臺及其開發(fā)工具的數(shù)控自動

編程系統(tǒng)［Ｊ］．機械設計與制造工程，２００１，３０（１）：３６—３８．［１０］張振宇，等．基于ＡｕｔｏＣＡＤ平臺的數(shù)控車床自動編程系統(tǒng)

的實現(xiàn)［Ｊ］．甘肅工業(yè)大學學報，２００３，２９（２）：４３—４６．

（編輯李秀敏）

對象，通過綜合分析由ＤＸＦ文件導入的車削零件幾何圖元信息，利用車削零件結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體的特殊性，將零件輪廓細分為內(nèi)輪廓和外輪廓，分別針對外輪廓粗加工、端面粗加工和切槽等加工形式提出并實現(xiàn)了車削加工刀具軌跡規(guī)劃和生成算法，可視化輸出刀具軌跡并按照相應機床特性信息文件進行后置處理，生成對應車削零件的車削刀具軌跡，形成數(shù)控車床的加工程序。通過一個應用實例說明了算法的有效性。

［參考文獻］

［１］劉榮忠，敖洪．圖形自動編程系統(tǒng)的研究和開發(fā)［Ｊ］．四川

?２４．

萬方數(shù)據(jù)

基于有限元分析的模具加工中心床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

作者：作者單位：

鐘偉弘， 徐燕申， 林漢元， ZHONG Wei-hong， XU Yan-shen， LIN Han-yuan

鐘偉弘,ZHONG Wei-hong(天津理工大學,機械工程學院,天津,300384)， 徐燕申,XU Yan-shen(天津大學,先進陶瓷與加工技術(shù)教育部重點實驗室,天津,300072)， 林漢元,LIN Han-yuan(天津第一機床總廠,天津,300180)

組合機床與自動化加工技術(shù)

MODULAR MACHINE TOOL & AUTOMATIC MANUFACTURING TECHNIQUE2009，(3)0次

刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次數(shù)：

參考文獻(10條)1.機械動態(tài)設計 1992

2.基于廣義模塊化設計的機械結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)特性分析與優(yōu)化設計[學位論文] 2004

3.徐燕申.張學玲 基于FEM的機械結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)性能優(yōu)化設計[期刊論文]-西南交通大學學報 2003(5)4.張學玲.徐燕申.鐘偉泓 基于有限元分析的數(shù)控機床床身結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設計方法研究[期刊論文]-機械強度2005(3)

5.張學玲.常林楓.唐毅.徐燕申.林漢元 基于結(jié)構(gòu)靜動態(tài)設計方法的數(shù)控機床滑座結(jié)構(gòu)改進[期刊論文]-組合機床與自動化加工技術(shù) 2006(1)

6.郭志全.徐燕申.張學玲.林漢元 基于有限元的加工中心立柱結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)設計[期刊論文]-機械強度 2006(2)7.徐燕申.張興朝.牛占文.趙相松 基于元結(jié)構(gòu)和框架優(yōu)選的數(shù)控機床床身結(jié)構(gòu)動態(tài)設計研究[期刊論文]-機械強度2001(1)

8.張憲棟.徐燕申.林漢元 基于FEM的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)部件靜動態(tài)設計[期刊論文]-機械設計 2005(5)9.基于有限元分析的模塊化數(shù)控機床結(jié)構(gòu)動態(tài)設計研究 2001

10.楊明亞.楊濤.陰紅.楊穎潔 有限元分析軟件在機床床身模態(tài)分析中的應用[期刊論文]-機電工程技術(shù) 2007(1)

相似文獻(10條)

1.學位論文 楊永亮 基于有限元的車床床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化 2006

普通車床的設計大多沿用了以往的設計思想，機床設計的理論依據(jù)不足。在整個機床的各個組成部分中，機床床身是一個很重要的大件。目前對普通車床床身的設計缺乏有效的理論依據(jù)，床身的結(jié)構(gòu)設計不盡合理。而C6140車床是普通車床中的主流型號之一，因此對該車床的床身進行優(yōu)化設計有重要的實際價值。 本文依據(jù)圖紙在三維建模軟件PRO/E中，利用零件造型模塊建立床身的三維模型。利用有限元分析軟件ANSYS將模型導入進來，建立有限元模型。然后對床身進行受力分析。床身的受力來源于床鞍、床頭、床腿。經(jīng)過對三者的受力分析，建立起床身的力學模型。利用有限元分析軟件ANSYS和PRO/E中的Mechanica分析模塊，分別對CD6140車床床身進行了有限元結(jié)構(gòu)分析和模態(tài)分析。采用科學計算和實際經(jīng)驗相結(jié)合的方法。類比同類車床床身的結(jié)構(gòu)，并依據(jù)有限元分析的數(shù)據(jù)，對該床身結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。針對CD6140車床床身提出了三個原始減重方案。依據(jù)床身的鑄造工藝、車床的實際工作狀況、剛度和固有頻率等論證每個減重方案的可行性。依據(jù)三個原始減重方案修改床身結(jié)構(gòu)并分別對床身進行有限元分析，采取第三個原始減重方案為初步方案。在此基礎上又提出更加合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計要求；對床身的肋板結(jié)構(gòu)重新設計，并進行拓撲優(yōu)化。經(jīng)過反復的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計得到床身肋板的合理結(jié)構(gòu)。綜合考慮車床的工況指標以及制造成本、鑄造工藝等因素，在不降低車床性能的基礎上得到了床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方案。 通過對CD6140車床床身的有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減輕了車床床身的重量，節(jié)省了工程材料，床身的剛度和固有頻率等指標也得到了不同程度的提高，為同類型機床的設計生產(chǎn)提供了更多的理論依據(jù)。

2.期刊論文 汪宇.王東方.WANG Yu.WANG Dong-fang 基于AnsysWorkbench的立式加工中心床身有限元分析和優(yōu)化設計 -制造業(yè)自動化2009,31(9)

簡要介紹運用PROE和ANSYSWORKBENCH進行床身的有限元分析的方法,對床身的位移場和模態(tài)進行了分析,并且根據(jù)分析的結(jié)果對床身進行了輕量化設計,在保持床身變形基本不變的情況下,顯著的減輕了床身的重量,床身的低階頻率也有了一定的改善.

3.會議論文 翟鵬.王麗霞.宋文平.鄭永剛 新型可重構(gòu)高抗振性機床床身的設計研究 2007

高抗振性是影響機床動態(tài)特性的重要因素。在床身結(jié)構(gòu)一定的情況下，借助有限元分析軟件，對采用不同材料(HT300、20＃、20＃鋼板+混凝土)的三種方案進行了模態(tài)分析計算，以高抗振性為優(yōu)化設計目標，通過固有頻率對比，對機床床身進行了設計優(yōu)化，得到了一種兼具經(jīng)濟型與高抗振性的機床床身結(jié)構(gòu)。實踐證明：該優(yōu)化的床身，可滿足新型高速機床的需求。

4.學位論文 陳俊 基于AWE的滾齒機床身結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化設計 2008

我國作為一個制造業(yè)的大國，齒輪加工技術(shù)水平一直比較落后，要加工高精度的齒輪具有很大的難度。滾齒機是使用最廣泛的齒輪加工機床，作為加工齒輪的一種重要手段，隨著社會和科學技術(shù)水平的發(fā)展，對其加工精度的要求也越來越高。機床床身作為滾齒機的一個重要的結(jié)構(gòu)大件，它的特性直接關系到機床的加工精度和表面粗糙度。因此通過優(yōu)化機床床身的剛度以提高滾齒機加工精度是一種行之有效的方法。 本文首先介紹了齒輪加工機床及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的國內(nèi)外研究狀況，其次利用三維造型軟件Pro/E 2001對滾齒機機床床身實現(xiàn)了參數(shù)化實體造型，然后在ANSYSWorkbench協(xié)同仿真平臺下對建立的滾齒機床身模型進行了靜力學分析，得出了影響滾齒機床身變形的主要因素，最后在ANSYS Workbench環(huán)境(ANSYSWorkbench Environment-AWE)的DesignXplorer模塊下，以求得滾齒機床身的最小變形量為目標，對床身結(jié)構(gòu)進行了基于實驗設計的技術(shù)優(yōu)化，從而使?jié)L齒機床身剛度得到了優(yōu)化

博泰典藏網(wǎng)btdcw.com包含總結(jié)匯報、高中教育、計劃方案、經(jīng)管營銷、黨團工作、行業(yè)論文、旅游景點、工程科技、表格模板、外語學習、高等教育、初中教育以及模具加工中心床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計_圖文等內(nèi)容。

  本文關鍵詞：基于有限元的車床床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：245004