立式加工中心靜動态特(tè)性分析及(jí)關鍵部件優化

自從加工中心(xīn)面世以來,加工中心因其、高速(sù)、高精度等特點,在(zài)航空航天、工(gōng)程機械、船舶、汽車、模(mó)具等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。而(ér)實現高速高精的加工要求(qiú)需要機床具有良好的靜(jìng)動态特性。因此(cǐ)對加工中心關鍵部件及整機進行靜動态特性分(fèn)析已成為設計的必要環(huán)節,為提高(gāo)機床整體性能提供了。在分析總結(jié)國内外數控機床靜動特性分析和結構(gòu)優化設計技術研究進展基礎(chǔ)上,本文以某款立式加工中心作為(wéi)研究對象(xiàng),利用(yòng)ANSYS Workbench軟件分析加工中心的(de)靜動态特性,并對關鍵部件橫梁進行了優化設計,主要進行(háng)以下幾個方面的研究：首先,闡述了有(yǒu)限元法的基本思想和(hé)原理,總(zǒng)結了運用(yòng)有限元方法(fǎ)進行靜力分析和動态(tài)分析的理論方(fāng)法(fǎ),介紹了有限元軟件ANSYS Workbench平台的功(gōng)能和使用。其次,運用三維建模軟件Pro/E對機床結構進行(háng)了合理的幾何模型簡(jiǎn)化,利用軟件接口導入有(yǒu)限元分析(xī)軟件ANSYS Workbench中建立了加工中心關鍵部件及整機(jī)的有(yǒu)限元模型。然後,通過(guò)施加載荷和約束邊界,對關鍵部件和整機進(jìn)行靜力分(fèn)析,得到各部件和整(zhěng)機的變形雲圖和應力(lì)分(fèn)布雲圖。通過對關鍵(jiàn)部件(jiàn)和整機進行模(mó)态分析,得到低階固有頻率和振型,找出(chū)機床的薄弱環節,避免共振帶(dài)來的損失。zui後,采(cǎi)用拓撲優化的結構設計方法對橫梁部件進行了結構優化設計。基于Hyper Works軟件(jiàn)的拓撲優化結果,對橫梁進行了結構優化設計。分析結果顯示,新方案較原方案相比,不僅減輕了重量,還有效提高橫梁(liáng)的靜(jìng)動(dòng)态性能,取得了很好的優化效果。本文對立式加(jiā)工中心的靜動特性分析和拓撲優化技術的(de)研究應用可為實際(jì)工程設計提供有效的(de)參考。
 
   加工中心是(shì)帶有刀庫和自動換刀裝置(zhì)的一種(zhǒng)高度自動(dòng)化的(de)多功能數(shù)控機床。工件在加工中心上經一次(cì)裝夾後，數(shù)字控制系統能控制機床按不同工序，自動選擇和更換刀具，自動改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌迹及(jí)其他輔助機能，依次完成工件幾(jǐ)個面上多工序的(de)加工。并且有多(duō)種換刀或選刀功能，從而(ér)使生産效率大大提高(gāo)

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