SZJY-14加工中心立柱特性分析及拓撲優(yōu)化.pdf

1、數控機床在制造業(yè)中起著舉足輕重的作用，而加工中心作為加工效率最高的數控機床之一，已大范圍應用于日常的生產制造中。為了滿足市場需求，提高企業(yè)經濟效益，加工中心整機和關鍵結構的優(yōu)化設計顯得十分重要。立柱作為加工中心的主要支撐件，其良好的靜、動態(tài)性能能保證加工中心整體的加工精度。傳統的優(yōu)化設計主要依靠經驗來完成，很大程度上制約了加工中心性能的提升。目前，依靠優(yōu)化設計理論提升關鍵結構的靜、動態(tài)性能已成為優(yōu)化加工中心的主要途徑。
　　本文在

2、對有限元分析和結構優(yōu)化設計方法的分析和總結基礎上，以SZJY-14型加工中心立柱結構為研究對象，進行了以下方面的研究：
　　首先，完成了立柱三維模型的建立，工況選取，切削力計算和網格劃分等前期準備工作。利用有限元方法對立柱結構進行了靜、動態(tài)分析，找到立柱結構的薄弱環(huán)節(jié)，并提出了兩種優(yōu)化設計方法。
　　其次，根據基于靈敏度分析的優(yōu)化設計理論，對立柱結構進行優(yōu)化。利用ANSYS軟件對立柱結構主要特征尺寸進行修改，根據優(yōu)化結果建立

3、三維模型，并進行有限元分析。結果顯示，在保證靜動態(tài)性能基本不變的同時，立柱結構減重8.3%。
　　最后，依據基于變密度法的拓撲優(yōu)化設計方法及理論，完成了對立柱結構的拓撲優(yōu)化設計。本文提出了三種優(yōu)化方案，利用 HyperWorks軟件得到了三種優(yōu)化結果，并選取傳力路徑最佳的結果進行模型建立。對模型以二維板殼單元為基本單元再次進行拓撲優(yōu)化，結果得到筋板的最佳傳力路徑。綜合拓撲優(yōu)化結果，建立立柱結構優(yōu)化模型，并進行有限元分析。分析結果顯