分析8轴激光焊接实验平台的有限元分析及优化设计

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1、机械设计与制造第10期58MachineryDesign&Manufacture2011年10月文章编号：1001—3997(2011)10—0058—038轴激光焊接实验平台的有限元分析及优化设计肖阳柳刘涛喻俊峰(华中科技大学机械学院，武汉430074)Finiteelementanalysisandoptimizationdesignfor8一axisesIaserweldingexperimentalplatformXIAOYang—Iiu，LIUTao，YUJun—feng(HuazhongUniversityofScienceandTechnology，MechanicalC

2、ollege，Wuhan430074，China)；【摘要】设计了面向空间复杂拼缝的激光焊接的8轴激光焊接实验平台，为了满足激光焊接的加}工要求，达到所要求的精度和稳定性，运用有限元方法对其进行设计和优化。首先将原始设计方案三维i模型导入ANSYS中，运用有限元优化设计方法建立该平台的有限元模型，并进行了重要零部件及整机；的模态分析，主要分析了前8阶固有频率和振型，找出了其中的薄弱环节，并进行结构优化设计，提高}了平台的动态性能。最后通过大量相关实验对该平台性能进行了验证，结果论证了该有限元模型的有效t；性和正确性。关键词：焊接机床；有限元分析；模态分析；动态性能；优化设计}【Abst

3、ract】A8-~％islaserweldingexperimentalplatformisdesignedandintroducedforcomplex3Dlsealnweldinginit．Andinordertoreachtherequirementofthelaserwelding,suchastheaccuracyandthelstabilityoftheplatform,finiteelementmethodisappliedindesigningandoptimizingtheplatfor~First口3Dmodelfororiginaldesignproposalis

4、importedintotheANSYStobuild0finiteelementmodelofthe}platformwiththefiniteelementoptimaldesignmethod，andthemodalanalysisforkeypartsandthewholeiunitisconducted．Thenthefirsteightnaturalfrequenciesandmodeofvibrationoftheplatformareanalyzed}tofindtheweaknessesoftheplatform．Furthermore，thestructuredes

5、ignisoptimizedtoimprovethe一}namicpe~ormanceoftheplatform．Finally，themorerelativeexperimentsarecarriedout，whichresultrecti～fiestheeffectivenessandthecorrectnessofthefiniteelementmode1．}Keywords：Lasermachinetool；Finiteelementanalysis；Modeanalysis；Dynamicperformance；；Optimizationdesign中图分类号：TH16，V2

6、61．8文献标识码：A研发了新型的8轴激光焊接实验平台，如图1所示。1引言面向空间复杂拼缝的激光焊接，为了提高焊接质量和效率，该实验平台共有、l，、Z、C、A和C，W，个轴，另外可加上1★来稿日期：2010—12—28★基金项目：国家自然科学基金资助项目(50875097／E051005)图所示为一组的侧视图)，各组间又通过比例流量阀来实现同步用，该输送机械结构可靠、稳定性较高，系统达到了较好的同步控l【作。这样设计，既降低了机械同步控制系统对制造和安装要求制效果，能满足生产工艺要求，并对相关机械具有参考意义。的较高精度，又可减少机架等的变形对同步系统的影响，还可以参考文献根据不同规格

7、长度的型材产品来选取数量不等的横移梁组，以[1]王嘉星，王林兴．浅谈运输机械及输送机械的分类[J]．物流技术，2001(5)：5-6．完成产品的输送，从而节约了能源I1。为便于液压系统调节，输[2]保宏，段宝岩，杜敬利，等．复杂机构的控制与结构同步优化设计[J]计送机械的3个升降液压缸也采用了电液比例流量阀来进行同步算力学学报，2008(1)：8—13．升降控制。[3]陈文伟，卞建，孙美玲．苏州河河口水闸液压启闭机设计与同步控制[J]．水利水电