立式加工中心靜動态特性分析及關鍵部件優化

自從加工中心面世以來,加工中心因其、高速、高精度等特點,在航空航天、工程機械、船舶、汽車、模具等行業得到了廣泛的應用。而實現高速高精的加工要求需要機床具有良好的靜動态特性。因此對加工中心關鍵部件及整機進行靜動态特性分析已成為設計的必要環節,為提高機床整體性能提供了。在分析總結國内外數控機床靜動特性分析和結構優化設計技術研究進展基礎上,本文以某款立式加工中心作為研究對象,利用ANSYS Workbench軟件分析加工中心的靜動态特性,并對關鍵部件橫梁進行了優化設計,主要進行以下幾個方面的研究：首先,闡述了有限元法的基本思想和原理,總結了運用有限元方法進行靜力分析和動态分析的理論方法,介紹了有限元軟件ANSYS Workbench平台的功能和使用。其次,運用三維建模軟件Pro/E對機床結構進行了合理的幾何模型簡化,利用軟件接口導入有限元分析軟件ANSYS Workbench中建立了加工中心關鍵部件及整機的有限元模型。然後,通過施加載荷和約束邊界,對關鍵部件和整機進行靜力分析,得到各部件和整機的變形雲圖和應力分布雲圖。通過對關鍵部件和整機進行模态分析,得到低階固有頻率和振型,找出機床的薄弱環節,避免共振帶來的損失。zui後,采用拓撲優化的結構設計方法對橫梁部件進行了結構優化設計。基于Hyper Works軟件的拓撲優化結果,對橫梁進行了結構優化設計。分析結果顯示,新方案較原方案相比,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和拓撲優化技術的研究應用可為實際工程設計提供有效的參考。
 
   加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數控機床。工件在加工中心上經一次裝夾後，數字控制系統能控制機床按不同工序，自動選擇和更換刀具，自動改變機床主軸轉速、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。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生産效率大大提高

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