立(lì)式加工(gōng)中心靜動态特(tè)性分析及關鍵部件優化(huà)

自從加(jiā)工中心面世以來(lái),加工中心因其、高(gāo)速、高精度等(děng)特點,在航空航天、工程機械、船舶、汽車、模具等行業得到了廣泛的(de)應用。而實現高速高精的加(jiā)工要求(qiú)需要機床具有良好的靜(jìng)動(dòng)态特性。因此對加工中心關鍵部件及(jí)整機進行靜動态特性分析已(yǐ)成為設計的必要環節,為提高機床整體性能提供了。在(zài)分析總結國内外(wài)數控機床靜動特(tè)性分析和結構優化設計技術研究進展(zhǎn)基礎(chǔ)上,本文以某款立式加工中心作為研究對象(xiàng),利用ANSYS Workbench軟件分析加工中心的靜動态特性,并對關鍵(jiàn)部件橫梁進行了優(yōu)化設計,主要進行以下幾個方面的研究：首先,闡述(shù)了有限元法的基本思想和原理,總結(jié)了運用有限元方法進行靜力分(fèn)析和動态分析的理論方法,介紹了(le)有限元軟件ANSYS Workbench平台的功能和使用。其次,運用三維建模(mó)軟件Pro/E對機床結構進行了合理的(de)幾何模型簡化,利用軟件接口導入有限元分析軟件ANSYS Workbench中(zhōng)建立了加工中心關鍵部件及整機(jī)的有(yǒu)限元模型。然後,通過施加載荷和約束邊界,對關(guān)鍵部件和整機進(jìn)行靜力分析,得到各(gè)部件和整機的變形(xíng)雲圖和應力分布雲圖。通過對(duì)關鍵部件(jiàn)和整機進行模态分析,得(dé)到低階固有頻率和振型,找(zhǎo)出機(jī)床的薄弱環節,避(bì)免共振帶來的損失(shī)。zui後,采用拓撲優化的結構(gòu)設計(jì)方法對橫梁部(bù)件進行(háng)了(le)結構優化設計。基于(yú)Hyper Works軟件的拓撲(pū)優化結果,對橫梁(liáng)進行了結構優化設(shè)計。分析結果顯示(shì),新方案(àn)較原方案相比,不僅減輕了重量,還有效提高橫梁的靜動态性能,取得了很好的優化效果。本文對立式加工中心的靜動特性分析(xī)和拓(tuò)撲優化技術的研究應用可為(wéi)實際工程設計提供有效的參(cān)考。
 
   加工中(zhōng)心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高(gāo)度自動(dòng)化的多(duō)功能數控機床。工件在(zài)加工中心上經一(yī)次裝夾後，數字控制系統能(néng)控制機床(chuáng)按不同工序，自動選擇和更換刀具，自動改變機床(chuáng)主(zhǔ)軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌迹及其他輔助機能，依次完成工件幾個面上多工序的加工。并且有多種換刀或(huò)選刀功能，從而使生産效率大大提高

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