基于有限元的贴片机横梁结构优化设计.pdf

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1、·信息技术·张长军，等·基于有限元的贴片机横梁结构优化设计基于有限元的贴片机横梁结构优化设计张长军，孙杰，于泷，张文识(辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺113001)摘要：贴片机是一种高速度、高精度的电子贴装设备，横梁是其关键的部件。基于有限元分析软件ANSYS，通过参数化建模、模态分析，利用优化设计理论，在求得横梁优化截面参数的基础上，对贴片机横梁进行优化设计。通过对比原始设计与优化设计方案，可以看出在保证了横梁良好动态性能基础上，使得横梁的质量显著降低。关键词：贴片机；有限元；横梁结构；优化

2、设计中图分类号：TH122文献标志码：B文章编号：1671—5276(2013)03—0101-03OptimizationDesignofBeamofPlacementMachineBasedonFEn．ZHANGChang-jun，SUNJie，YUShuang，ZANGWen—shi(SchoolofMechanicalEngineering，LiaoningShihuaUniversity，Fushun113001，China)Abstract：Theplacementmachineisahi

3、gh·speed，high·precisionelectronicplacementequipment，itsbeamisakeycomponent．BasedonthefiniteelementanalysissoftwareANSYSandthroughparametricmodelingandmodalanalysis，thispaperusesoptimaldesigntheery．onthebasis0fobtainedoptimalbeamcrosssectionparameterstoo

4、ptimizethedesignoftheplacementmachineSbeam．Bycontrasttotheoriginaldesign，thisdesigncannatonlyensurethebeamgooddynamicperformance，butalsoreducethebeamweightsignificantly．Keywords：placementmachine；FEM；beamstructure；optimizationdesign对贴片机设计来讲，横梁是设计的关键部件，其质

5、量、强度、动力学特性以及抗震能力都影响着贴片机的1ANSYS软件优化设计介绍贴装速度与精度。横梁有多种结构形式，这与贴片机的传动结构形式有关。由于横梁所起的关键作用，仅仅ANSYS提供了两类优化方法：零阶方法和一阶方依靠传统的经验设计和静力校核无法获得良好的动态法。零阶方法属于直接法，它通过调整设计变量的数品质，这就要求从动态特性的角度对横梁进行优化设值，采用曲线拟合的方法去逼近状态变量和目标函数，可计。贴片机工作时横梁承载了其复杂的载荷，基于有限以有效的对大多数工程问题进行处理。一阶方法为间接元的模

6、态分析可以确定结构的固有频率和振型，从而可法，是基于目标函数对设计变量的敏感程度的方法。在每以获知各种载荷作用下产生的实际振动响应。本文基次迭代中，根据计算梯度确定搜索方向。由于其每次迭代于有限元模态分析，在求出横梁优化设计截面参数的基中都要产生一系列的子迭代，所以占用时间较多，但是有础上，对贴片机横梁进行优化设计。贴片机虚拟样机结比较高的计算精度，适用于精确的优化分析。ANSYS软构如图1所示。件提供了一系列的分析一评估一修正的循环过程，通过对初始设计进行分析，对分析结果进行评估，然后更改设计，并且

7、这一循环重复进行直到完成优化设计。2优化设计理论基础优化问题的数学模型是实际优化设计问题的数学抽象_3J。在明确设计变量、约束条件、目标函数之后，优化设计的问题就可以用一般数学形式表示。求设计变量向量=[。，，⋯，％]使，()—+min且满足约束条件：图1贴片机虚拟样机结构h^()=0(k=1，2⋯，Z)g，()≤0(=1，2⋯，m)在ANSYS优化程序中，设计变量(designvariables)为自作者简介：张长军(1987-)，男，山东曹县人，硕士研究生，研究方向是机械制造自动化与机电系统控制技

8、术。MachineBuilding8Automation，Jun2013，42(3)：101～103，126·101··信息技术·张长军，等·基于有限元的贴片机横梁结构优化设计变量，通过改变自变量的数值来实现结果的优化。每个设计约束条件设置完成以后，进行求解，求解完成后，可以变量通过上下限来确定其变化范围。一般可以定义6o个设查看原始设计横梁的1～6阶振型云图如图3所示计变量，但最好不要超过10-20个设计变量，因为太多的设计变量，就很容易收敛于一个局部