基于ANSYSWorkbench的冲压机械手机座优化设计_刘鑫

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1、·电气与自动化·刘鑫，等·基于ANSYSWorkbench的冲压机械手机座优化设计基于ANSYSWorkbench的冲压机械手机座优化设计刘鑫，张祥林，冯科(华中科技大学材料成型与及模具技术国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要:为了改善已研发的冲压机械手机座质量较大的情况，采用ANSYSWorkbench建立了机座的参数化模型，以机座的极限工况为条件，对其进行模态分析和静力学分析。在模态分析和静力学分析的基础上，利用ANSYSWorkbench的目标驱动优化(GDO)模块以质量最小为优化目标对机座进行优化设计，优化过程采用拓扑

2、优化和形状优化相结合的方法。优化改进后，在刚度、强度满足设计要求的情况下，机座质量减少了34．1%，优化效果显著。关键词:冲压送料机械手;优化设计;ANSYSWorkbench中图分类号:TP241．2;TP391．9文献标志码:B文章编号:1671-5276(2014)06-0197-04OptimizationDesignofStampingManipulatorFrameBasedonANSYSWorkbenchLIUXin，ZHANGXiang-lin，FENGKe(StateKeyLaboratoryofMaterialP

3、rocessing＆Die/MouldTechnology，HuazhongUniversityofScience＆Technology，Wuhan430074，China)Abstract:Toreducethemassofanautomaticfeedingmanipulatorframe，aparametricmodeloftheframeisbuilt．Staticandmodalanalysisismadeaccordingtothelimitingworkingconditions．Basedontheanalysis，

4、theframeisoptimizedbyGoal-DrivenOptimi-zation(GDO)functionofANSYSWorkbenchwithtopologyoptimizationandShapeOptimization．Theoptimaldesignaimstomini-mizetheweight．Aftertheoptimizationandimprovement，themassoftheframeisnotonlyreducedby34．1%，butalsoitsstiffnessandstrengthmee

5、tthedesignrequirements，sotheoptimizationeffectisveryremarkable．Keywords:feedmanipulatorofstamping;optimizationdesign;ANSYSWorkbench1．1机械手机座的有限元模型的建立0引言机械手机座各部分板料通过角焊连接，局部有螺纹我国的板料冲压产业发展迅速，中小型冲压企业数孔、走线孔、吊装孔等，其结构较为复杂。考虑到这些细小［2］量众多。企业冲压生产中，普遍采用人工送料的方式，特征对结构整体的性能影响很小，根据圣维南原

6、理，忽这种生产方式存在效率低、精度差、安全隐患大等缺略模型的角焊缝、圆角、孔、凸台等特征。简化模型既提高［1］陷。代替人工送料的自动送料机械手就是在这种背了有限元分析的效率，又不会明显影响模型的刚度和强度［3］景下应运而生的。作者研制了一种适用于中小型企业分析。建立的有限元模型如图1。的经济型机械手，这种机械手与压力机配合组成冲压生产线，具有成本低、精度高、组线柔性好的特点。在实际应用中生产线会因为产品的频繁更新，需要移动机械手的位置，调整生产线的布置。已研制的自动送料机械手，由于初始设计时过于强调稳定性，导致尺寸设计偏于保守，浪费

7、材料，不方便生产线更新时机械手的移动。本文利用ANSYSWorkbench软件对机械手的机座进行优化设计，探讨在满足机械性能要求的前提下，尽量减轻机械手的质量，达到节约材料、提高机械手移动灵活性和生产线柔性的目的。1机械手机座的模态分析和静力分析1—侧板;2—腹板;3—底板图1机械手机座模型作者简介:刘鑫(1989－)，男，湖北十堰人，硕士研究生，研究方向:精密塑性成形工艺及冲压自动化。MachineBuildingAutomation，Dec2014，43(6):197～200·197··电气与自动化·刘鑫，等·基于ANSYSWo

8、rkbench的冲压机械手机座优化设计在ANSYSWorkbench的StaticStructural模块进行静1．2单元选取和网格划分力学分析，通过运算求解，得到结果(如图3)。可看出在机座材料采用结构钢，材料为各向同性的均匀材料，