基于元结构分析的三坐标加工单元立柱优化研究.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术NO．92014年9月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueSept．2014文章编号：1001—2265(2014)09—0025—04DOI：10．13462／j．enki．mmtamt．2014．09．007基于元结构分析的三坐标加工单元立柱优化研究邹志华，郑金来，喻道远，周小强，张永杰(1．华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉430074；2．江苏高精机电装备有限公司技术中心，江苏盐城224053)摘要：以三坐标加工单元立柱为对象

2、，应用Pro／E软件建立立柱的三维模型，通过有限元ANSYS软件仿真分析研究加强筋的布置方式对立柱动态性能的影响。首先分析立柱结构提取典型的元结构单元，然后对元结构进行优化设计，提出米字型、星字型、x字型、十字型四种改进方案，对改进方案进行模态对比分析，得出不同尺寸大小下的最优元结构类型。最后以立柱的一阶固有频率为优化目标，以优选的十字型元结构对立柱进行重新设计，在不明显改变原结构的情况下，其一阶固有频率提高了5．45％，动态特性得到了明显的改善。关键词：元结构分析；三坐标加工单元；结构优化中图分类号：TH122；TG502文献标识码：ATh

3、eOptimizationResearchoftheThree-CoordinatorsProcessingCenterColumnBasedonUnitStructureAnalysisZOUZhi—hua，ZHENGJin—lai，YUDao—yuan，ZHOUXiao—qiang，ZHANGYong-jie(1．TheStateKeyLaboratoryofDigitalManufacturingEquipmentandTechnology，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan43

4、0074，China；2．Tec．Center，JiangsuGa~ingMechanicalandElectricalEquipmentCo．，Ltd．，YanchengJiangsu224053，China)Abstract：Takingthethreecoordinatorprocessingcentercolumnastheresearchobject，theThree—dimen-sionalmodelofthecolumnwasestablishedusingPro／E．Thefiniteelementanalysissoftwa

5、reandANSYSsimulationtechnologyareusedtoresearchonthearrangementofribsimpactingonthedynamicperformanceofthecolumn．Firstofall，accordingtothestructureanalysisofthecolumnextractingthetypicalunitstruc—ture，andthentheunitstructureisimplementedbyoptimizationdesign，puttingforwardfo

6、urimprovementschemes，suchas“mi”structurerib，“star”structurerib，“X”structurerib，“cross”structurerib，andtheimprovedschemeswereconductedofthemodalanalysis，gettingtheoptimalunitstructuretypeunderdiffer-entsizeshapes．Atlasttakingthefirstnaturalfrequencyofthecolumnastheoptimizedo

7、bject，accordingtotheoptimal“cross”unitstructure，thecolumnwasreconstructiondesigned，withoutsignificantlychangingtheoriginalstructure，thefirstnaturalfrequencyimprovedby5．45％andthedynamiccharacteristicsofcolumnobviouslyimproved．Keywords：unitstructureanalysis；thethree—coordinat

8、orsprocessingcenter；structureoptimization结构设计不合理，导致立柱的刚度不足，产生各种变0引言形、振动¨J。合理地选择和布置