基于有限元的車床床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、普通車床的設(shè)計大多沿用了以往的設(shè)計思想，機(jī)床設(shè)計的理論依據(jù)不足。在整個機(jī)床的各個組成部分中，機(jī)床床身是一個很重要的大件。目前對普通車床床身的設(shè)計缺乏有效的理論依據(jù)，床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計不盡合理。而C6140車床是普通車床中的主流型號之一，因此對該車床的床身進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計有重要的實際價值。 本文依據(jù)圖紙在三維建模軟件PRO/E中，利用零件造型模塊建立床身的三維模型。利用有限元分析軟件ANSYS將模型導(dǎo)入進(jìn)來，建立有限元模型。然后對床身進(jìn)行

2、受力分析。床身的受力來源于床鞍、床頭、床腿。經(jīng)過對三者的受力分析，建立起床身的力學(xué)模型。利用有限元分析軟件ANSYS和PRO/E中的Mechanica分析模塊，分別對CD6140車床床身進(jìn)行了有限元結(jié)構(gòu)分析和模態(tài)分析。采用科學(xué)計算和實際經(jīng)驗相結(jié)合的方法。類比同類車床床身的結(jié)構(gòu)，并依據(jù)有限元分析的數(shù)據(jù)，對該床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。針對CD6140車床床身提出了三個原始減重方案。依據(jù)床身的鑄造工藝、車床的實際工作狀況、剛度和固有頻率等論證每個減重

3、方案的可行性。依據(jù)三個原始減重方案修改床身結(jié)構(gòu)并分別對床身進(jìn)行有限元分析，采取第三個原始減重方案為初步方案。在此基礎(chǔ)上又提出更加合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要求；對床身的肋板結(jié)構(gòu)重新設(shè)計，并進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。經(jīng)過反復(fù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計得到床身肋板的合理結(jié)構(gòu)。綜合考慮車床的工況指標(biāo)以及制造成本、鑄造工藝等因素，在不降低車床性能的基礎(chǔ)上得到了床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。 通過對CD6140車床床身的有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減輕了車床床身的重量，節(jié)省了工程材