平面磨床有限元分析與優(yōu)化.pdf

1、本文在總結機床結構分析發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，針對某型平面磨床加工精度不高的問題，利用ANSYS有限元軟件對其部件及整機結構進行了靜、動態(tài)分析，提出改進方案，進行優(yōu)化分析，并對改進后的結構進行了驗證。 首先，根據(jù)磨床結構特點，使用體單元建立磨床主要部件的有限元模型，給出簡化后的載荷和約束，對其進行靜態(tài)分析。磨床原始結構筋板設置過密，不便于生產(chǎn)，而且結構重量較大；此外，立柱與拖板配合后的分析結果說明，拖板有較大的俯仰位移，影響加工精度。

2、為此，對結構進行改進：改變筋板厚度及布置形式，并將立柱和拖板之間的配合面由平面改為斜面。然后對改進結構進行對比分析，結果表明配合面改為斜面后可以有效地減小拖板的俯仰位移，此方法為磨床的結構改進提供了新的思路。 其次，對部件原始及改進結構進行模態(tài)分析，改進后結構的一階固有頻率變化不大，且具有相似的振型規(guī)律。結合靜態(tài)分析結果，各個部件的改進結構在減輕重量的同時變形也有不同程度的減小，說明了改進方案的可行性。 在改進方案的基礎

3、上，采用子問題近似法，在ANSYS軟件中對床身進行優(yōu)化，優(yōu)化后，前、后床身的質量分別下降了14.53％(448.5kg)和15.18％(131.82kg)，結構固有頻率和變形的變化都比較小。 利用上述改進方案，建立磨床整機改進后的有限元模型，對其進行靜態(tài)和模態(tài)分析。與原始結構相比，改進后，因筋板調整和配合面的改進，磨床減重553.6kg，減少了7.2％，一階固有頻率提高2.3％，模態(tài)振型與原始結構相似，磨頭橫向移動過程中拖板外端

4、的俯仰位移減小82.8％，可以較好地提高磨床加工精度，基本達到了結構改進的目的。證明本文所提出的改進方案是成功的。考慮熱變形對磨床結構的影響，對床身進行了溫度場和熱-結構耦合分析，結果說明溫升對結構變形和應力都有較大影響；并模擬了床身鑄造凝固過程中的溫度場變化規(guī)律，結果表明，前床身平軌右上端地腳螺栓處和后床身前、后床身結合面上端的冷卻速度最慢，可以在此設置澆鑄冒口或補縮位置，為改進鑄造工藝方案提供了依據(jù)。 最后，對磨床原始結構進