基于ANSYS Workbench的主轴箱有限元分析及优化设计.pdf

《基于ANSYS Workbench的主轴箱有限元分析及优化设计.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、第3期组合机床与自动化加工技术No．32012年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar．2012文章编号：1001—2265(2012)03—0017—04基于ANSYSWorkbench的主轴箱有限元分析及优化设计周孜亮，王贵飞，丛明(1．大连机床集团有限责任公司，辽宁大连116620；2．大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116023)摘要：以高速立式加工中心主轴箱为研究对象，针对其结构特点，利用ANSYSWorkbench平台建立了有限元模型。分析主轴箱的实际工作情况，得到其刚度最差的工况位置，对此位置进行了

2、铣削工况下的静力分析。对主轴箱进行模态分析，提取了前四阶固有频率及振型图。根据静动态特性分析结果对主轴箱进行了多目标多尺寸的优化设计。对优化后的主轴箱进行了静动态特性有限元分析，结果表明优化后的主轴箱静动态特性有显著提高。关键词：主轴箱；静力分析；模态分析；优化设计中图分类号：TH114；TG65文献标识码：AFiniteElementAnalysisandOptimizationofHeadstockBasedonANSYSWorkbenchZHOUZi—liang，WANGGui—fei，CONGMing(1．DalianMachineToolGroupCorp．，DalianLi

3、aoning116620，China；2．SchoolofMechanicalofEngi—neering，DalianUniversityofTechnology，DalianLiaoning116023，China)Abstract：Theheadstockofhigh—speedverticalmachiningcenteristakenastheobjectofstudyThefiniteelementmodelisestablishedbasedonstructuralfeaturestakingadvantageofANSYSWorkbench．Theactualworkc

4、onditionofheadstockisanalyzedwiththelocationofworststiffnessobtained．Thestatica—nalysisisperformedontheheadstockundertheconditionofboringandmilling．Modalanalysisistakenwiththefirstfournaturalfrequenciesandvibrationmodelsgotten．Multi—objectiveandmulti—parameteroptimizationistaken．Comparedtotheres

5、ultsoffiniteelementanalysisoforiginalheadstock，thedy—namicandstaticcharactersaregreatlyimproved．Keywords：headstock；staticanalysis；modalanalysis；optimizationdesign下的最大载荷作为载荷边界条件，根据实际情况为O引言主轴箱添加了约束边界条件，对其进行了静动态特主轴箱是高速立式加工中心的核心部件，其静性有限元分析和多目标多尺寸的优化设计。动态性能直接影响高速立式加工中心的加工精度、1主轴箱有限元模型精度稳定性和抗振性⋯。在加工中心工

6、作过程中，主轴箱在滑枕上上下移动，当其运动到最下端时，主1．1高速立式加工中心轴箱形成一个悬臂梁结构，这时主轴箱的刚度最差。高速立式镗铣加工中心采用龙门式结构，主要由因此，对主轴箱进行此工况位置的静动态特性有限床身、横梁、滑枕、主轴箱等部件组成，其结构模型如图元分析及优化设计具有很重要的工程意义。1所示。在加工中心加工过程中，工作台不动，主轴箱本文建立了主轴箱的有限元模型，以铣削工况沿着滑枕运动实现主轴方向的运动，滑枕沿着横梁收稿日期：2011—10—08：修回日期：2011—10—18基金项目：国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题(2011ZX04002—161)作者简

7、介：周孜亮(1966一)，男，江苏金坛人，任职于大连机床集团有限责任公司技术中心数控机床研究所，主要从事机床设计等研究工作，(E—mail)ziliangzhou—dmtg@163．com。·20·组合机床与自动化加工技术第3期特性得到了显著提高。表3优化前后有限元分析结果对比●星目标质量最大变形一阶固有频率应力邑＼(kg)(mm)(Hz)(Mpa)优化前432．080．0204l5O．84．5974旃优化后408．270．O12718O．59