T2120深孔钻镗床床身的结构分析与优化设计.pdf

《T2120深孔钻镗床床身的结构分析与优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014年5月机床与液压Mav20l4第42卷第9期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．42No．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．09．021T2120深孔钻镗床床身的结构分析与优化设计潘红军，薄瑞峰，沈兴全，闫帅印，阴书玉'(1．中北大学机械工程系，山西太原030051；2．山西省深孔加工工程技术研究中心，山西太原030051)摘要：以T2120深孔钻镗床床身结构优化为例，利用ANSYS的APDL语言建立了T2120深孔钻镗床床身参数化的三维实体有限元模型；利用ANSYS中BlockLanczos方法对床身结构进行模

2、态分析，得到了前5阶固有频率及前3阶低频振型；利用ANSYS中DesignOpt模块，在基频约束情况下对床身结构的参数做了进一步的优化，获得了较为理想的机床床身结构尺寸。结果表明：在保证床身各种性能的前提下，床身优化后的质量比优化前减少了7．23％，同时表明APDL的使用，对加快分析进度、提高设计效率具有重要的指导意义。关键词：机床床身；ANSYS；APDL；有限元；参数化；优化设计；模态分析中图分类号：TP391．9文献标识码：B文章编号：1001—3881(2014)9—077—4StructureAnalysisandOptimizingDesignofT2120D

3、eepHoleDrillingandBoringMachineToolBodyPANHongjun一，BORuifeng一，SHENXingquan一，YANShuaiyin一，YINShuyu，(1．DepartmentofMechanicalEngineering，NorthUniversityofChina，TaiyuanShanxi030051，China；2．ShanxiDeep—holeCuttingResearchCenterofEngineeringTechnology，TaiyuanShanxi030051，China)Abstract：Aparamet

4、erizedthree-dimensional(3D)finiteelementmodel(FEM)ofT2120deepholedrillingandboringma—chinetoolbodywasestablishedbyusingAPDLlanguageofANSYSsoftwarethatexampledtostructureoptimizationofmachinetoolbody．ThemodalanalysisofthebodystructurewasdonebyusingBlockLanczosmoduleofANSYS，thefirstfivestag

5、esofnaturalfre—quenciesandthefirstthreestagesoflow-frequencyvibrationmodewereobtained．Theoptimizationofstructuralparametersofthema—chinetoolbodyintheconditionoffundamentalfrequencyconstraintwasfurtherenhancedbyusingBlockDesignOptmoduleofAN—SYS，andtheidealstructuresizeofmachinetoolbodywasg

6、otten．Theresultshowsthattheweightofmachinetoolbodyafteroptimiza—tionisdecreasedby7．23％．MeanwhileitalsoshowsthattheuseofAPDLprovidesimportantguidancevaluetospeeduptheprogressoftheanalysisandimprovetheeficiencyofthedesign．Keywords：Machinetoolbody；ANSYS；APDL；FEM；Parametric；Optimizationdesign

7、；Modalanalysis深孔钻镗床是深孔加工设备中应用最广泛的机性又是影响机床产品性能的关键因素之一，低阶模态床，目前，山西省深孔钻镗床大多属于七、八十年代特性基本决定了产品的动态性能。因此在床身结构的的老式机床，在结构设计方面基本采用经验设计方拓扑优化过程中也需要考虑频率方面的约束。利用法，导致安全系数过于保守、体积粗大笨重、结构存ANSYS中的APDL语言对机床床身进行参数化建模、在很大的缺陷，从而直接影响到机床的静动态特性及模态分析，并利用Ansys中的DesignOpt设计模块对加工性能，如何有效提高深孔加工钻镗床