基于转移质量方式的龙门加工中心动横梁结构优化设计方法.pdf

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1、第9期机械设计与制造2012年9月MachineryDesign&Manufacturel9文章编号：1001—3997(2012)09—0019—03基于转移质量方式的龙门加工中·动横梁结构优化设计方法：l：朱金波王宇阳红陈强2黄辉z殷国富-(’四川大学制造科学与工程学院，成都610065)(四川迪泰机械有限公司，德阳618000)AOptimizationDesignMethodforMovingBeamofGantryMachiningCenterBasedonStructureMassTransferModezHUJin

2、—bo，WANGYu，YANGHong，CHENQiang，HUANGHui，YINGuo-ful(‘SchoolofManufacturingScienceandEngineering，SichuanUniversity，Chengdu610065，China)(DitaiMachineCompanyLimited，Deyang618000，China)^l—’’’^”’^"、．—^t．、l一"Ht一卜"、1t、t斤’、孽N^-—●卅、．—^"、．—^、．，-’、I，【摘要】针对某大型龙门加工中·心动横梁结构设计中存在一些部位

3、材料余量过大、一些部位刚度不足的问题，提出一种以转移质量为核心的动横梁结构优化设计方法。方法是在对动横梁进行动静态性能分析的基础上，利用模态分析和拓扑优化技术辨识动横梁结构中的冗余质量，并将其转移到动横梁刚度不足的薄弱位置，设计出在不改变动横梁装配尺寸的前提下具有较为均衡动静刚度特性的动横梁结构方案。通过对改进前后动横梁结构的动静态性能参数的分析对比，改进后动横梁前4阶固有频率平均提高5．53％，整体方向最大变形量平均减少7．33％，表明该结构优化方法是有效可行的。关键词：拓扑优化；模态分析；转移质量；龙门加工中心动横梁【Abs

4、tract】Sinceagantrymachiningcenter’Sdesignofmovingbeamstructurehasproblemslikesomepartshaveexcessivematerialsandotherslackofri~dity，theauthorproposedanoptimizationmethod，thecorecenterofwhichistodivertthebeamquality．Basedonstaticanddynamicpe咖，．，n肌ceanalysisofmovingbeam

5、，thismethodusesmodalanalysisandtopologyoptimizationtechniquestoidentifystructuralredundancyinmovingbeamweight,andthentransfetheredundantweighttoinadequaterigid—ityweakpositions．Itisamorebalancedschemewiththedynamicstiffnesscharacteristicsanddoesn"tchangetheassembtysi

6、zeofbeamstructure．Comparativeanalysisofstaticanddynamicperformanceparam—etersbeforeandertheimprovedmovingbeamshowsthatthemethodincreasesnatHrfrequenciesofthelowerfourordersby5．53％．andthesametimereducesthetotalmaximumdeformationby7．33％ataver—age，whichverifwstheefectiv

7、enessofthestructuraloptimizationmethod．KeyWords：TopologicalOptimization；ModalAnalysis；MassTransfer；MovingBeamofGantryMachiningCenter中图分类号：TH16；TP205文献标识码：A加工中心的横梁结构进行优化，使其质量减轻6％，并显著提高了1引言横梁的静、动态性能。文献把龙门机床横梁前5阶实验固有频率随着航空航天、轨道交通、船舶制造、机床制造及大型发电和有限元计算固有频率进行比较，得出了横梁前5阶实验固

8、有频设备等国内高端制造业快速发展，承担其关键机械零部件制造的率和有限元计算固有频率的最大偏差小于6％。龙门加工中心也快速发展。动横梁是龙门加工中心的关键部件之上述对横梁结构的优化分析的探讨都能从一个侧面对横梁一，其性能直接关系到龙门加工中心的整体性能，是龙门加工