MECHANICA的制动钳大圆弧铣床床身结构优化设计.pdf

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1、·工艺与装备·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)06—0090—03基于Pro／MECHANICA的制动钳大圆弧铣床床身结构优化设计吴嘉明，陆凡超，刘松茂(南京聚星机械装备股份有限公司，南京21l100)摘要：通过三维软件Pro／E建立床身的三维模型，采用Pro／MECHANICA软件建立有限元计算模型，对床身进行模态分析和优化设计，分析不同结构方案的固有频率，分析结果为床身的结构优选提供了依据。关键词：床身；动态特性；有限元；结构优化中图分类号：TH16；TG65文献标识码：AStructuralDesignandO

2、ptimizationAnalysisoftheLatheBedofMillingMachineofCaliperGreatCircleArcBasedonPro／MEHANICAWUJia—ming，LUFan—chao，LIUSong—mao(NanjingJuxingMachineryEquipmentCo．，Ltd，Nanjing211100，China)Abstract：Bythethree-dimensionalsoftwarePro／Ebuildsthelathebed3Dmodel。adoptthefiniteelementmeth

3、odmodulePro／Msoftwaretobuildfiniteelementmethodcalculationmodel，theanalysiscarryingoutthemodalanalysisonlathebed，analysesnatural~equencyforthedifferentstructurescheme，analysisresulthasprovidedabasisforexcellentselectionsofthelathebedstructure．Keywords：thelathebed；dynamicschara

4、cteristics；FEM；structureoptimization在组合机床中，双面双工位组合机床是应用得较O引言多的一种组合机床。本文通过对双面双工位组合机传统的机械产品设计流程是设计师根据经验积累床——制动钳大圆弧铣床的床身进行有限元分析，从和简单模型进行设计，并根据试验结果和应用反馈不而为双面双工位组合机床的床身的结构优化设计提供断改进设计，产品设计周期长、效率低，经济效益差。有益的尝试。铣床是主要采用铣削方式加工工件的机近年来，优化设计方法日益兴起，该方法通过在产品设床，能完成各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面、平面曲计阶段引入虚拟设计

5、等技术，以及采用有限元仿真等线和空间曲线等复杂型面的加工。该制动钳大圆弧铣方法对产品工况进行模拟，发现问题以后根据优化设床是一种典型的组合机床，用于V101QP、SC7100系列计师的方案对比和改进建议进行设计，从而可以帮助的制动钳及类似零件加工大圆弧的专用铣床。设计师设计出创新、可靠而优异的产品”。。1有限元模型的建立本文采用Pro／Mechanica进行有限元分析。Pro／Mechanica是美国PTC公司开发的一款与Pro／Engineer(1)建立几何模型无缝集成的有限元软件。它提供了静力分析、模态分制动钳大圆弧铣床的床身结构为品字型布局的

6、铸析、大变形分析、屈曲分析、接触分析、疲劳分析和热分造结构，床身长3800mm，宽1600mm，高550mm，床身析、振动分析等模块，为机械设计工程师的分析、设计材料为HT250。床身两侧凸台处安装立柱和数控滑及优化提供了高效率的手段⋯。设计师可以直接利用台，中间凸台上安装夹具体，以定位和夹紧工件。为了Pro／Engineer的几何模型进行有限元分析，并且由于增加床身的刚性，床身下方布置加强筋板。床身底面Pro／Engineer的参数化功能，Pro／Mechanica可以直接布置地脚螺钉，安装在垫铁上。用Pro／E建立制动钳利用其模型进行结构分析和

7、优化设计。这是Pro／Me．大圆弧铣床床身的三维实体模型如图1所示。chanica与其它有限元软件相比最主要的优点。(2)边界条件处理收稿日期：2010—04—22作者简介：吴嘉明(1967一)，男，江苏宜兴人，南京聚星机械装备股份有限公司高级工程师，从事专用机床开发研究，(E—mail)wjm@jsjuxing．ca。·90·2010年第6期·工艺与装备·图1床身三维买体模型根据机床安装时的地脚螺钉固定方式，在有限元模型中的相应位置设定自由度。(3)网格划分和计算采用自动网格划分方式。为了取得较为可信的效果，并综合考虑计算效率，本文采用Singl

8、e．PassAdap—tive(单通道自适应收敛)的方式进行计算。图2各阶振型图2模态分析较好，都可以保证加工精度。若能在