动梁龙门加工中心立柱轻量化设计.pdf

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1、设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2017年第6期动梁龙门加工中心立柱轻量化设计4鞠家全1，唐杰峰2，缪申2，徐新朋2，金雷2，邱自学1(1南通大学机械工程学院，南通226019；2南通国盛机电集团有限公司，南通226003)摘要：立柱是加工中心的重要部件，支承着主轴箱、滑枕及横梁等零／部件，对加工中心的加工精度有着举足轻重的影响。以立柱筋板结构、筋板厚度为设计变量，以立柱质量为主要评估指标，以立柱形变量和一阶固有频率为次要评估指标，采用三维设计软件SolidWorks和有限元分析软件AN

2、SYS设计并分析了8种筋板结构的立柱，初步筛选出O型筋板结构设计为最优方案，然后针对O型筋板立柱内部筋板厚度进行设计与分析。结果表明，在形变量基本不变的情况下，0型筋板立柱的筋板厚度为14mm时综合性能最优，优化后立柱质量减轻了352kg，一阶固有频率提高了1．6％。关键词：龙门加工中心；立柱；轻量化；ANSYS软件；有限元分析中图分类号：THl22：TG502文献标志码：A文章编号：1671—3133(2017)06—0150—06DoI：10．16731／i．cnki．1671—3133．2017．06．029Thelightweightdesign

3、ofthecolumninmovingcrossbeamofgantrymachiningcenterjuJiaquanl，TangJiefen92，MiuShen2，XuXinpen92，JinLei2，QiuZixuel(1SchoolofMechanicalEngineering，NantongUniversity，Nantong226019，Jiangsu，China；2NantongGuoshengElectromechanicalGroupCompanyLtd．，Nantong226003，Jiangsu，China)Abstract：The

4、columnisanimportantpartofmachine，thatsupportingthespindlebox，ram，beamsandothercomponents，ithassignificantinfluenceonmachiningaccuracyofmachinet001．Takingthestiffenedplatestructure，stiffenedplatethicknessasde—signvariables，takingthequalityofthecolumnasthemainevaluationindexandthed

5、eformation，thefirst—orderfrequencyassec—ondaryevaluationindex．Eightkindsofstiffenedplatestructureofthecolumnwereestablishedandanalyzedby3Ddesignsoft—wareSolidWorksandfiniteelementanalysissoftwareANSYS，preliminaryscreeningoutthe“O”typestiffenedplatestructureistheoptimalsolution，an

6、dthendifferentthicknessofribplateofthe“O”typecolumnweredesignedandanalyzed．Theresultsshowthat“0”typeribstiffenedplatewiththicknessof14mmhastheoptimalcomprehensiveperformance．thedeformationisun—changed．butweightreduced352kgandthefirst—orderfrequencyisincreasedby1．6％．Keywords：gantr

7、ymachiningcenter；column；lightweight；ANSYSsoftware；finite—elementanalysis0引言绿色制造已经成为制造业倡导的主题，加工中心作为制造与加工的设备，其零／部件的设计与优化已成为众多学者研究的热点。加工中心立柱作为加工中心的主要支承部件，对加工中心的性能有着重要的影响，通过提高立柱静、动态性能及减轻质量，可有效提高立柱综合性能¨也10J。于长亮等人¨1对卧式加工中心进行谐响应分析，辨识出立柱在受到自重及其他零／部件重力作用下，其x向和y向频率最低，因此，确定立柱是整机的最薄弱环节，并运用灵敏

8、度法对立柱进行优化设计，最终在立柱质量不增加的情况下，提高了整机性能。孙鹏程等人