基于FEA的移动式龙门铣床工作台优化设计.pdf

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1、·36·重型机械2016NO．3基于FEA的移动式龙门铣床工作台优化设计宋天皎，王可，孙兴伟，孙凤(沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：本文以SKX一2030型龙门铣床工作台为研究对象，首先对工作台进行实体建模，然后利用有限元分析软件ANSYS对其进行有限元模态分析，得到其动力学特性，在分析其固有频率和振型的特点的基础上，并对其筋板结构进行分析和优化，使其结构更加合理。从而达到减轻自重、节约材料、降低噪声、延长使用寿命等目的，并为该类型机床的有限元分析提供依据。关键词：龙门铣床；工作台；

2、模态分析；优化设计中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1001—196X(2016)03—0036—04OptimizationdesignofworktableforgantrytypemillingmachinebasedonFEASONGTian-jiao，WANGKe，SUNXing-wei，SUNFeng(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：

3、ThispapertakingworktableofSKX一2030gantrytypemillingmachineastheresearchobject，thefirstly，three—dimensionalsolidmodelofworktableisestablished，then，modalanalysistothemodelbyusingANSYSandgetitsdynamiccharacteristics．Theribplatestructureisanalyzedandoptimized

4、basedonanalyzingthecharacteristicsofitsnaturalfrequencyandvibrationmodeformorereasonable．Theproposedmethodcanre—duceweight，savematerials，decreasenoiseandextendservicelife，anditalsoprovidetheoreticalbasisforfi—niteelementanalysismethodtosimilarmachine．Keyw

5、ords：gantrymillingmachine；worktable；modalanalysis；optimaldesigning此，对工作台的静动态特性分析及优化也就尤为U日IJ吾重要。近年来，随着科学技术的不断发展，各行业1有限元模型的建立对大型工件的需求量不断增加，而龙门铣床作为一个重要的大型工件加工设备，其需求也越来越本文首先对该SKX．2030型龙门铣床工作台大，市场竞争也越来越激烈。目前大多数龙门铣进行建模，之后将其导人Ansys中进行有限元分床生产厂商都把精力放在大型、超大型、高速析。在建

6、模过程中，由于工作台结构比较复杂，度、高精度的龙门铣床生产与研发上。而工作台为了更好的进行有限元分析，为此针对该龙门铣作为龙门铣床重要的部件，工作时需要承受全部床的工作特点和受力状况，对工作台进行合理的的工作变形力，由于工作台不合理的设计而导致简化，例如去掉了一些对工作台的整体结构变形的变形和振动可对加工精度造成很大的影响。因影响较小的部位，如螺孔、T形槽、圆角、倒角等；假定焊接处对各板的传力无影响；地脚螺栓收稿日期：2015—09—04；修订日期：2015—11—20刚度无限大等等。以此更全面方便的分析

7、整个工作者简介：国家自然科学基金项目(51105257)作台的受力情况以及以后的优化修改工作。已作者简介：宋天皎(1989一)，男，沈阳工业大学在读硕士，研究方向为机械制造及其自动化。知，工作台的最大承重量为7000kg，材料密度2016No．3重型机械·37·P=8000kg／m，弹性模量E=200GPa，泊松比前8阶约束模态计算结果见表l。=0．3。简化之后的模型如图1所示。表1工作台约束模态结果Tab．1Modalanalysisresultsofworktable图1工作台模型Fig．1Workt

8、ablemodel前四阶振型如图2～图5所示。2模态分析2．1模态分析的动力学理论对结构进行动力学分析，目的在于确定动力载荷作用下，结构的内力、位移、反力等物理量随时间的变化规律，找出其最大值，作为设计、分析、或验算的依据。由机械振动学理论可知，机械结构的固有频率和振型可转化为特征值和特征向量，则振动系统的微分方程表达式为：[][艿(t)]+[C][艿(t)]+[][6(t)]=[F(t)]图2第一阶约束模态(1)Fig．2T