高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计.pdf

《高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、瞎西料技大学论文题目：高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计申请学位学科：工学所学学科专业：机械制造及其自动化培养单位：机电工程学院硕士生：陈超群导师：高东强教授2014年5月THESTUDYoFSTATIC＆DYNAMICCHARACTERISTICSANDoPTIMIZATIoNoFHIGH．SPEEDVERTICALMACHININGCENTERBEDAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequireme

2、ntfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByChaoqunChenThesisSupervisor：Prof．DongqiangGaoMay2014高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计摘要制造业是国家工业发展的基础，一个国家的制造业技术也是这个国家综合国力的体现。高速立式加工中心作为制造业领域的制造母机，其静动态性能直接影响到加工中心的加工精度。床身作为高速立式加工中心的基础承载部件，在加工中心中起支撑作用，因此对床身的静动态性能的研究就显得尤为重要。本文采用基于有限元方法与数学优化理论相结

3、合的虚拟优化技术，对床身结构进行分析和优化，并对床身结构进行改进使其性能更加优越。本文主要内容如下所述。(1)根据目前市场上现有的床身结构，并结合以往的设计经验，提出4种不同布筋形式的床身结构方案，在三维软件SolidWorks中建立实体模型。结合有限元理论，在AnsysWorkBench中对4种不同布筋形式的床身结构建立有限元模型。(2)对4种不同布筋形式的床身结构进行静动态特性分析，分别提取X、Y、Z三个方向的最大变形量和前六阶固有频率及振型。经过分析和比较得出复合筋床身结构具有较优的静动态特性。(3)通过分析5种不同筋厚度的复合筋床身结

4、构，得出当筋厚度为20mm时，其各方面性能较好。为进一步提高床身结构性能，以提高复合筋床身的固有频率为目标函数，以体积为约束条件，对其做拓扑优化设计。依据拓扑优化结果，提出了增加两个出砂孔和增大床身底部筋格面积的两个改进方法；对改进后的床身结构进行静动态分析，得到改进后的床身结构在静动态性能上都有一定的提升，同时使床身的质量相比之前减轻了32．7kg。对改进的床身进行谐响应分析，绘制了频率．振幅曲线图，在该曲线图谱中显示的谐响应分析结果与模态振型相吻合。将振动研点法应用于高速立式加工中心导轨强度的提升方面，在理论上对这种方法进行了分析。(4)

5、在三种不同极限工况下，对改进前后的复合筋床身结构进行静力分析，通过对分析结果进行比较可知改进后的床身结构在X、Y、Z三个方向的变形量都减小，说明改进后的床身结构的静态性能得到提高。关键词：高速立式加工中心，床身，静动态特性，拓扑优化设计，谐响应分析，振动研点法THESTUDYoFSTATIC&DYNAMICCHARACTERISTICSANDoPTIMIZATIoNoFHIGH．SPEEDVERTICALMACHININGCENTERBEDABSTRACTManufacturingindustryiSthefoundationofthenat

6、ionalindustrial．Themanufacturingtechnologyofcountryreflectsthecountry’Scomprehensivenationalstrength．High-speedverticalmachiningcenterisamanufacturingunitinthefieldofmanufacturing，whichstaticanddynamicperformancedirectlyaffectstheprecisionofmachiningcenters．Bedasthebearingm

7、emberofhigh-speedverticalmachiningcenter，playsasupportingroleintheentiremachiningcenter，whichstaticanddynamicpropertiesisveryimportant．Thisthesisadoptsavirtualsimulationoptimizationtechniquewhichisbasedonthemethodoffiniteelementmethodandmathematicaloptimizationtheory．Thisme

8、thodhastheabilityofanalyzingandoptimizingthestructureofbed，obtainingtheidealscheme