立式铣削加工中心立柱结构拓扑优化设计

基于连续体ICM拓扑优化方法,结合CAD/CAE系统,提出以模态频率为目标的结构拓扑优化模型,运用该模型完成XH715立式铣削加工中心立柱结构拓扑优化设计,其动静态性能有较大的改善,为后续的整机优化和详细设计提供了理论指导和设计原型.     

立式加工中心动力学分析及结构优化研究

研究了通过机床的动态特性分析进行结构优化的方法,提出了一种新的优化设计方案。针对对机床整机模态特性和谐响应特性,在有限元分析软件中对机床动态性能进行了仿真。分析结果表明,主轴箱和立柱为机床敏感部位,因此使用有限元分析软件对主轴箱进行拓扑优化,并且为立柱增加筋板。根据优化结果重新设计机床主轴箱和立柱结构,将优化后与未优化的机床的分析结果进行对比,结果表明机床的动态性能得到明显改善,主轴箱各阶固有频率提高10%左右,机床整机固有频率提高4%左右,x方向上的响应峰值减少约2%。     

面向加工中心动态特性的立柱分析及优化设计

针对加工中心机床VMC850B的立柱进行结构优化设计,提出了一种基于神经网络和遗传算法优化的结构设计方法。基于有限元设计方法,建立立柱的三维模型,并运用ANSYS软件对立柱进行静力学分析和模态分析,采用不同的遗传算法优化结果对立柱进行优化设计,对优化结果进行静动态特性分析。结果表明,在保证立柱刚度和稳定性的前提下,优化后立柱的一阶固有频率有不同程度的提高,有效改善了立柱的动态性能,提高了整机的稳定性,为机床的进一步优化提供了有效的理论依据。     

基于Gray-Taguchi方法的汽车中立柱强度分布多目标优化设计

基于Gray-Taguchi稳健性优化设计方法,采用动力显式碰撞仿真与网格映射技术,对汽车中立柱的强度分布进行了考虑冲压塑性变形效应的多目标优化设计。首先建立考虑冲压效应的中立柱碰撞模型,分析了冲压效应对中立柱碰撞性能的影响;接着基于正交试验,选择最大侵入位移、最大侵入速度和吸能量3个指标为优化目标,采用Gray-Taguchi优化设计方法得到优化结果,并对最终的优化结果进行了整车侧碰仿真验证。经过优化,中立柱中部节点的最大侵入位移下降了5.6%,最大侵入速度下降了3.9%,吸能量提升了18.8%,即综合碰撞性能得到较大的提升。     

基于元结构的加工中心立柱动态优化设计

以加工中心立柱为研究对象,根据快速设计及框架结构优选的设计思想,利用结构动态设计原理及有限元分析技术对立柱进行动态设计分析与结构优化.首先根据立柱结构的分析提取典型的元结构单元,然后对元结构进行拓扑优化设计,提出若干改进方案,并对改进方案进行模态对比分析.最后以立柱固有频率为优化目标,以优选的元结构为依据,对立柱进行重构设计,提高了立柱的动态特性.在机床的初步设计中,为其部件的优化设计提供了一定的参考价值,缩短了设计周期,提高了设计效率.     

基于ANSYS/WORKBENCH的机床动态性能分析及改进

基于Pro/E与ANSYS/WORKBENCH协同仿真及优化的解决方案,建立了某精密卧式加工中心立柱结构的有限元分析模型。以提高其模态频率为目标,进行了结构型式及尺寸参数的优化设计。在考虑结合面单元特性的整机模型中验证优化效果,结果表明:在降低加工中心质量的同时提高了整机结构动刚度。优化设计方法及结果为机床设计提供了重要依据。     

基于有限元分析的机床结构优化设计

介绍了对某型号加工中心机床结构的有限元分析。详细分析了整机的前几阶模态。研究后发现由于立柱和支撑板设计的不合理,就会导致机床固有频率较低,振动增大,机床精度下降。针对加工中心机床部件的结构特点,对于立柱,筋板进行结构优选和设计参数优化,并对支撑板采用了拓扑优化和参数优化结合的方法。研究结果表明,通过有限元分析,加工中心机床结构参数得到了较好的优化,从而使整机性能得到了提高。     

数控铣床床身静动态特性分析与优化

针对某数控铣床床身的结构薄弱处,提出一种基于灵敏分析以及试验设计方法的床身优化设计方法。建立床身的有限元模型,在其工况下进行静力学和模态分析,在此基础上对其主要设计尺寸进行Box-Behnken试验设计,并进行灵敏度分析和建立响应面模型,采用多目标优化算法对其优化。优化结果表明:采用此方法优化后,床身的最大变形量减小了20.8%,前三阶加权固有频率提高了13.3%,质量减小了3.3%,为床身的优化设计提供了一种新思路。     

微型移动龙门式铣床本体静动态特性分析

机床有限元分析可以准确预测机床的性能,缩短机床研发周期,且龙门式铣床具有行程大、占地面积小等优点,因此龙门铣床的结构设计受到了广泛关注。以微型移动龙门式铣床为研究对象,建立了其本体结构有限元模型,在具体工况下对其进行静力学分析,得到了其应力、位移云图和静刚度;通过模态分析,得到其前十阶模态固有频率和主振型。找到了机床的薄弱环节,为该铣床结构优化提供了依据。     

基于试验模态的精密加工中心动态性能分析

在对模态测试原理进行分析的基础之上,通过试验模态分析法获取了某型号卧式精密加工中心的固有频率、模态振型和阻尼比。依据测试结果,结合传递函数分析,验证了被测对象具有良好的低频动态特性。同时,在将测试结果与加工中心实际使用工况进行对比后,针对影响整机动态性能的工作台与立柱进行了实际装配条件下的局部模态测试,依据理论分析和所测结果,对发现的薄弱环节提出了相应的优化设计建议以改进其动态性能。上述工作可为同类型机床的结构优化设计与相关试验提供一定的参考。     

大型静压回转工作台的模态分析与优化设计

对大型静压回转工作台进行静态特性分析与模态分析,得到其承载能力和动态性能,为工作台的优化提供了理论依据;基于工作台的静动态性能情况,以减轻其质量为目标函数,利用元结构方法进行出砂孔优化设计,优化后的结构满足工作时所需的动、静刚度,同时保证了最大一阶固有频率;对优化后的工作台进行试验模态分析,将实验所得结果与仿真结果进行对比,结果表明误差在允许范围之内,确保了优化后工作台的动态特性要求。     

基于HyperMesh铣床夹具的静态和模态有限元分析

以一种铣床夹具的结构设计为研究对象,建立了其本体结构的有限元计算模型,在具体工况下对其进行静力学分析,得到其应力、位移云图和静刚度;通过模态分析,得到铣床夹具前5阶模态固有频率和主振型,证明该夹具设计合理,能够满足工作需要。同时找出本体的薄弱环节,为该夹具结构优化提供了依据。     

直线电机驱动的微铣床整机动态特性分析

以直线电机驱动的三轴微型数控铣床为研究对象,用结合面积分法计算出机床各主要结合面的参数,分别建立考虑结合面和不考虑结合面影响的两种整机有限元模型,并对两种模型进行模态分析。搭建了微铣床模态测试系统,完成了实验模态分析。实验结果表明,零件结合面对机床模态具有较大影响;实验模态测试结果和考虑结合面影响的模态分析结果基本一致,最大误差为8.1%,验证了考虑结合面整机有限元模型的合理性和正确性。在此基础上完成了整机谐响应分析,分析结果表明,主轴底端最大动位移为1.2μm,基本满足机床的设计要求。     

数控铣床振动模态分析

利用ANSYS软件建立数控铣床的三维有限元模型,对铣床模态特性进行了有限元分析,得出了前5阶固有频率和振型.重点分析了铣床立柱各阶振动模态的特点,所得结果有利于铣床立柱部件的动态特性分析和立柱系统的整体设计.     

卧式加工中心立柱的轻量化设计研究

针对传统机床立柱设计中存在材料浪费、刚度不足与设计周期长等缺陷,以某卧式加工中心立柱为研究对象,运用有限元法对立柱进行静力学和模态分析,研究立柱的薄弱环节;然后利用Hyper Mesh软件,在保证立柱性能的前提下,以质量最小化为目标对立柱进行拓扑优化,根据拓扑优化的材料分布结果设计了新的立柱结构,通过对新立柱进行有限元分析,结果表明,立柱的质量减轻了7.88%,刚度和固有频率均有不同程度的提高,达到了立柱轻量化设计的目标。     

龙门加工中心立柱性能分析与拓扑优化设计

立柱作为龙门加工中心的重要支撑部件,其结构性能直接影响整个龙门加工中心的精度,可靠性和稳定性等性能指标.在对立柱进行静力,模态和能量分析的基础上,建立了基于ANSYS分析软件的立柱结构有限元模型和拓扑优化方法,找出立柱存在的薄弱环节并对立柱筋板结构实施了优化设计.最后,从经济性、动静态特性等方面对优化方案作了分析讨论,结果表明,该方法有效的提高了立柱薄弱区域的刚度及共振频率,从而改善了其加工精度及其稳定性.     

基于灵敏度分析的机床立柱结构动态优化设计

以固有频率的提高作为衡量结构动态性能的指标,采用灵敏度分析方法对立柱筋板布局和厚度参数进行了优化设计。利用得到的立柱优化方案建立新的整机模型,并进行重新分析以验证立柱的动态优化设计对整机性能的提高。     

基于ANSYS的数控铣床立柱性能分析及结构优化

为改善机床的力学性能,提高整机加工精度,以XK714数控铣床立柱结构为研究对象,采用ANSYS Workbench建立其有限元模型进行优化分析。其静力学分析表明立柱结构整体可靠但设计过于保守,谐响应分析发现立柱前两阶固有频率偏低。运用局部灵敏度分析获取影响立柱性能的关键尺寸,并将其作为设计变量,以立柱的质量,前两阶固有频率和最大形变量作为指标进行结构优化。最终,立柱的一二阶固有频率分别提升15.487%和13.643%,最大形变降低2.32%,并且立柱减重达到10.31%。结果表明:该设计方法可以为机床零部件的设计提供借鉴。     

基于结合面参数的机床整机有限元建模与分析

基于结合面参数,利用ANSYS建立了AV1200-2五坐标立式铣床整机有限元模型。通过模态试验与有限元计算结果对比分析,验证了文中建模方法的正确性。最后,结合有限元与试验模态分析的结果,初步识别了整机结构的薄弱结合面及薄弱结构,并提出了相应的修改建议。     

基于ANSYS的落地式镗铣床模态分析

用有限元分析和试验的方法,对TX6916落地式镗铣床进行模态分析.采用有限元分析软件ANSYS,在三维实体模型的基础上分别建立镗铣床刚性连接、结合面弹簧阻尼连接的有限元模型,对落地式镗铣床进行模态分析,将试验数据与有限元计算结果进行对比,结果表明结合面采用弹簧阻尼连接的有限元模型的分析结果与实验结果吻合较好.此外,对模态分析误差产生的主要原因进行分析,从而找到进一步优化模型的途径,为该型机床的进一步动力学研究及优化设计提供参考.