大型數(shù)控落地鏜銑床床身有限元分析及輕量化設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)床床身作為機(jī)床基礎(chǔ)的主要部分，機(jī)床的很多重要部件都是以床身為安裝載體，因此機(jī)床床身的強(qiáng)度、剛度及其動(dòng)態(tài)特性在機(jī)床的設(shè)計(jì)中起非常重要的作用，床身的靜動(dòng)態(tài)性能直接影響機(jī)床的加工精度。傳統(tǒng)的床身設(shè)計(jì)是采用材料力學(xué)的簡(jiǎn)化計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，雖然這種設(shè)計(jì)方法經(jīng)過實(shí)踐證明具有一定的可靠性，但存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)過于保守等弊端導(dǎo)致床身結(jié)構(gòu)不盡合理，因此對(duì)機(jī)床床身的優(yōu)化特別是大型機(jī)床的床身進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要的實(shí)際價(jià)值。本文以TH6918大型數(shù)

2、控落地鏜銑床床身為例，以有限元技術(shù)為基礎(chǔ)利用有限元分析軟件HyperWorks建立床身的力學(xué)模型并對(duì)其進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)床身進(jìn)行以減重為目的的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，主要內(nèi)容如下：
　　 (1)根據(jù)圖紙對(duì)床身的一些特征比如倒角工藝孔等進(jìn)行簡(jiǎn)化，利用Pro/E建立簡(jiǎn)化后的床身幾何模型；首先對(duì)床身進(jìn)行靜力分析，得到了床身在外載荷及自重作用下的應(yīng)力分布情況和最大位移變形量；其次利用BlockLanczos法對(duì)床身進(jìn)行模態(tài)分析，并

3、提取了床身前6階模態(tài)，通過分析原床身結(jié)構(gòu)的靜剛度和動(dòng)態(tài)特性都較好，為床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化提高依據(jù)。
　　 (2)將床身內(nèi)部的筋板進(jìn)行劃分，提取元結(jié)構(gòu)即筋格單元進(jìn)行分析，通過研究元結(jié)構(gòu)各參數(shù)對(duì)筋格固有頻率的影響，找出最優(yōu)的參數(shù)組合，為床身整體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化提供依據(jù)。
　　 (3)通過改變床身出砂孔的形狀和大小、內(nèi)部筋板的厚度、床身壁厚來研究這些因素對(duì)床身動(dòng)態(tài)特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出四種床身減重優(yōu)化方案，并通過對(duì)比分析選出合適的方