基于ANSYS的加工中心工作臺(tái)組件的有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、數(shù)控機(jī)床的加工精度受到多方面因素的影響，其中機(jī)床靜力學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性是兩個(gè)重要的影響因素；對(duì)裝配體整體的有限元分析可以獲得在單個(gè)零部件分析中難以獲得的信息。本文以FM6324型立式加工中心工作臺(tái)、鞍座和底座組成的裝配體為研究對(duì)象，以ANSYS為工具，利用有限元方法對(duì)裝配體進(jìn)行靜力分析和模態(tài)分析，獲得其靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文首先介紹了機(jī)床的相關(guān)理論知識(shí)，裝配體中裝配關(guān)系在有限元分析中的處理方法和理

2、論，接著介紹了本文的研究對(duì)象-FM6324型立式加工中心的參數(shù)。
　　接下來在靜力分析中，本文使用ANSYS中的接觸分析功能來處理裝配關(guān)系，考慮并分析了4種工況，得到了這些工況下裝配體的變形云圖和應(yīng)力云圖，掌握了變形和應(yīng)力情況。選取了其中一種工況進(jìn)行接下來的模態(tài)分析和優(yōu)化。
　　再后來在模態(tài)分析中，本文考慮結(jié)合部相關(guān)理論，使用ANSYS中提供的彈簧-阻尼單元來等效模擬結(jié)合部的動(dòng)力學(xué)特性，通過吉村允孝法識(shí)別并獲得了結(jié)合部的等效

3、動(dòng)力學(xué)參數(shù)。通過模態(tài)分析得到了裝配體的前5階模態(tài)頻率和振型。
　　在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，本文先將ANSYS分析時(shí)的GUI操作轉(zhuǎn)換為APDL命令，并根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行了適當(dāng)修改，使其能夠完成對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸稍有變化的不同工作臺(tái)組件的自動(dòng)和快速分析；接下來選取筋板尺寸和結(jié)合部面積共6個(gè)對(duì)象為優(yōu)化變量，為每個(gè)變量設(shè)計(jì)了5個(gè)尺寸水平，使用正交實(shí)驗(yàn)表得到了25種尺寸組合，將轉(zhuǎn)配體質(zhì)量、分析結(jié)果中的變形和頻率作為優(yōu)化目標(biāo)，利用轉(zhuǎn)換的APDL命令通過ANSYS