XH715立式加工中心動力學(xué)建模及優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、隨著我國制造業(yè)的飛速發(fā)展，對各式數(shù)控加工中心的需求越來越大。目前這些行業(yè)配置的機(jī)床，特別是高性能的數(shù)控加工中心都是從國外進(jìn)口，這嚴(yán)重制約了我國機(jī)床制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。國內(nèi)機(jī)床生產(chǎn)廠商研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的加工中心，設(shè)計方法落后，不能滿足高科技發(fā)展的需要。本文將動態(tài)設(shè)計方法以及拓?fù)鋬?yōu)化方法應(yīng)用于數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以提高機(jī)床的動態(tài)性能、加工精度和加工效率。該研究對數(shù)控機(jī)床的開發(fā)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　 動態(tài)特性

2、是衡量機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量高低的最重要的性能指標(biāo)之一，機(jī)床零部件的動態(tài)特性直接影響整機(jī)性能。對于機(jī)床單個部件，以結(jié)構(gòu)固有頻率和動剛度為優(yōu)化目標(biāo)來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，建立反映結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)特性的機(jī)床動力學(xué)模型，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的重要基礎(chǔ)。本文運(yùn)用模態(tài)測試法對XH715立式銑削加工中心導(dǎo)軌結(jié)合面特性參數(shù)進(jìn)行識別，并將其運(yùn)用于結(jié)構(gòu)有限元建模；對機(jī)床整機(jī)及關(guān)鍵部件進(jìn)行動靜態(tài)性能分析，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；采用經(jīng)驗類比，尺寸優(yōu)化及拓?fù)鋬?yōu)化相結(jié)合的多種優(yōu)化手段

3、，對機(jī)床薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，取得了良好的結(jié)果。
　　 本文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個部分：
　　 1.用PRO/E軟件對加工中心進(jìn)行了整機(jī)及主要零、部件的CAD三維建模。將該模型導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)行簡化和修改，建立了整機(jī)的有限元模型。
　　 2.采用模態(tài)測試?yán)碚撝蟹至糠治龇▽C(jī)床導(dǎo)軌結(jié)合面進(jìn)行參數(shù)識別，對床身部件進(jìn)行了振動測試，與仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。
　　 3.對機(jī)床有限元模型進(jìn)行靜力學(xué)和動力學(xué)分析，根

4、據(jù)分析結(jié)果找出機(jī)床振動及結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié)，為優(yōu)化設(shè)計做準(zhǔn)備。
　　 4.基于傳統(tǒng)的優(yōu)選設(shè)計法和尺寸優(yōu)化方法在ANSYS軟件中對機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)相關(guān)的設(shè)計尺寸，對優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)分析，其性能和原結(jié)構(gòu)相比有了較大提高。
　　 5.在ICM方法基礎(chǔ)上建立整機(jī)的拓?fù)鋬?yōu)化模型，采用HYPERWORKS軟件建立機(jī)床的拓?fù)淠Ｐ停?jīng)過對該拓?fù)淠Ｐ偷牧W(xué)分析體現(xiàn)了拓?fù)鋬?yōu)化的優(yōu)勢和價值。
　　 通過上述各方面的分析得出以