QYJ-16型臥式加工中心床身結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、床身是機(jī)床重要的基礎(chǔ)支撐部件，機(jī)床上眾多的重要組件都是以床身為載體而進(jìn)行安裝的。為了保證機(jī)床的整體性能及加工精度，作為基礎(chǔ)件的床身必須具有良好的抗振性和高剛度。傳統(tǒng)的床身設(shè)計(jì)雖能夠滿足使用要求，但對(duì)于其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)往往過于保守，床身的靜動(dòng)態(tài)特性及質(zhì)量的可優(yōu)化空間仍然很大。
　　本研究以QYJ-16型臥式加工中心床身為研究對(duì)象，在完成床身三維模型構(gòu)建、銑削力計(jì)算、網(wǎng)格劃分等一系列工作后，利用有限元法對(duì)其進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析。根據(jù)分析結(jié)果

2、找到床身設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，并提出兩種改進(jìn)方法。一是利用元結(jié)構(gòu)的方法對(duì)床身筋板結(jié)構(gòu)中的出砂孔的形狀及尺寸進(jìn)行改進(jìn)，使床身質(zhì)量減少,同時(shí)也改善了原床身設(shè)計(jì)中靜態(tài)分析應(yīng)力集中的問題。在此方法中運(yùn)用了灰色關(guān)聯(lián)度的理論完成對(duì)床身元結(jié)構(gòu)樣式的選擇，并利用有限元軟件ANSYS Workbench對(duì)元結(jié)構(gòu)的出砂孔及壁厚的尺寸進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化后的元結(jié)構(gòu)對(duì)原床身進(jìn)行重新建模，并對(duì)其進(jìn)行有限元分析，結(jié)果表明床身在靜態(tài)特性提高，動(dòng)態(tài)特性基本不變的情況下，減重

3、5.02%。另一種方法是利用拓?fù)鋬?yōu)化的方法找出床身在受載的條件下的最優(yōu)傳力路徑，根據(jù)傳力路徑對(duì)床身筋板的布局進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)床身的靜動(dòng)態(tài)特性的多目標(biāo)優(yōu)化。在此方法中運(yùn)用了折衷規(guī)劃法對(duì)床身建立了四種拓?fù)鋬?yōu)化的綜合目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)四種綜合目標(biāo)函數(shù)利用 HyperWorks軟件的OptiStruct版塊拓?fù)涑鏊姆N床身結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完成對(duì)床身筋板結(jié)構(gòu)的重建，最后利用響應(yīng)面的方法對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵尺寸進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果表明床身的靜動(dòng)態(tài)特性