大型数控双柱立车立柱动力学结构分析与优化.pdf

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1、大型数控双柱立车立柱动力学结构分析与优化术吕冬梅①韩江②(①安徽交通职业技术学院汽车与机械工程系，安徽合肥230051；(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009)摘要：立柱是数控双柱立车的重要支撑件，其结构设计是否合理及其静动态特性的高低直接影响机床的加工精度和寿命。文章通过有限元分析得出立柱的各阶固有频率和振型：并根据虚功原理得到其动力学方程；然后对动力学模型结构进行优化设计，主要以壁厚、筋板厚度、筋板间距为优化变量；最终对改进后的立柱进行分析；并对立柱改进前后的动态特性进行对比分析，运用

2、模态实验进行合理性验证，达到立柱轻量化设计的目的，为同类零部件的生产jj~-r-提供理论依据。关键词：立柱；虚功原理；有限元分析；模态分析；结构优化；轻量化设计中图分类号：TG714文献标识码：ADynamicsstructureanalysisandoptimizationoflargeCNCdoublecolumnverticalIathecolumnLVDongmei①HANJiang②．(①DepartmentofAutomotiveandMechanicalEngineering，AnhuiCo

3、mmunicationsVocationalandTechnicalCollege，Hefei230051，CHN；(~)lnstituteofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，CHN)Abstract：ThepillarisanimportantsupportofCNCdoublecolumnverticallathe．Whetheritsstructuraldesignisreasona

4、bleanditshighandlowstaticanddynamiccharacteristicsdirectlyaffectsthemachiningaccuracyofmachinetoolsandlongevity．Throughthefiniteelementanalysis，everyordernatural~equencyandvi—brationmodeofcolumncanbearrived，andaccordingtotheprincipleofvirtualwork，wegetits

5、dynamicequation．Andthemainwallthickness，thicknessofsteelplate，steelplatespacingareregardedasopti-mizationvariables，thenthedynamicmodelstructuredesigncanbeoptimized．Finallyandthedynamiccharacteristicsofacolumnbeforeandafterimprovementareanalyzed，usingmodal

6、experimentverifiestherationality，toachievethelightweightdesignofthecolumns．Thepapercanprovidetheoreticalbasisforsimilarpartsproductionandprocessing．Keywords：column；principleofvirtualwork；FEA；modalanalyzing；optimumstructure；lightweightdesign随着全球经济一体化发展，我国数

7、控机床行业的示)，通过有限元分析得出立柱的各阶固有频率和振市场竞争将会愈演愈烈。机床优良的加工性能与其动型，对立柱模型结构进行优化设计。该立式车床的优态性能有着紧密的关系，机床工作时产生的振动，轻则点是把机床的车削加工和铣钻加工的功能合并，能够影响机床的动态精度和工件的表面质量，重则降低生在工件一次性装夹后完成车、铣、钻多种工序的复合加产效率和刀具的耐用度，甚至会降低机床的使用寿命。工，极大地提高产品质量和生产效率，在大型机械零件作为数控双柱立车的重要支撑件的立柱，其结构的精加工中起着举足轻重的作用。该车

8、床是芜湖恒升设计是否合理及其静动态特性的高低直接影响机重型机床有限公司和合肥工业大学CIMS所通过“产、床的加工精度和寿命。本文以CK5250DG复合功能学、研”合作而研发的新产品。数控双柱立车立柱为例(立车整机三维模型如图1所立车加工过程中，尤其是铣钻(铣钻主轴转速为$国家科技重大专项项目(“标准型数控系统的产业化及专用型齿轮机床数控系统的研究开发”2012ZX04001—021)；安徽省高等学校自然科学研究项目(“数控齿轮