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2019/1/15
建立高速立式加工中心模型借助有限单元法

  建立高速立式加工中心模型借助有限单元法

  立柱是立式加工中心的重要组成部分,对机床整机的动态特性具有重要影响。为了提高床身结构的动态特性,建立高速立式加工中心立柱的CAD/CAE模型,借助有限单元法,进行基于灵敏度分析的筋板厚度优化,降低立柱的重心,提高了立柱的动态特性。经优化设计,立柱的前三阶固有频率较优化前分别提高了23。23%,4。00%和10。13%,动态性能得到明显的提高。

  高速立式加工中心基于有限元法,以提高整机的低阶固有频率和减轻重量为优化目标,运用结构优化的方法,开展加工中心整机的动态分析与结构设计。通过结构动态分析,得出机床床身与立柱是影响整机动态特性的关键部件,完成了结构修改,从而降低了机床的重心,提高了整机刚性。

  运用灵敏度分析和结构优化的方法,对加工中心床身开展以提高床身的低阶固有频率为目标的动态结构优化设计,得到床身筋板厚度和壁厚的最佳匹配值,使床身前两阶固有频率较优化前的结构分别提高了11.44%和1.69%,床身动态特性得到明显提高。

  以高速立式加工中心主轴箱为研究对象,为满足高速加工中心整体性能的需要,利用pro/E软件,建立了四种主轴箱结构的三维模型,分别进行了主轴箱的力学分析和静刚度计算,并对最优设计方案进行了合理的结构优化。在满足主轴箱刚度的前提下,减少了重量,降低了成本。为主轴箱动态性能的分析研究奠定了基础,为提高机床性能提供理论依据。

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