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1、基于HyperWorks的進(jìn)給箱體拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)胡世軍，張富。，鄧洋，韓健(1．蘭州理工大學(xué)數(shù)字制造技術(shù)與應(yīng)用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730050；2．蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，甘肅蘭州730050)TopologicalOptimizationDesignofFeedBoxBasedonHyperWorksHUShi—jUl，ZHANGFu，DENGYang，HANJian(1．KeyLaboratoryofDigitalManufacturingTechnologyandApplication，theMinistryofEducation。Lanz
2、houUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China；2．SchoolofElectricalandMechanicalEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)摘要：為提高630mm球面車磨床進(jìn)給箱體0引言的結(jié)構(gòu)剛度，以HyperWorks—Optistruct軟件為平’●臺(tái)，建立了以結(jié)構(gòu)的相對(duì)密度為設(shè)計(jì)變量，以一階固進(jìn)給箱是機(jī)床重要部件之一，其結(jié)構(gòu)剛度對(duì)機(jī)有頻率最大化為目標(biāo)的拓?fù)鋬?yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了移頻床的加工性能有很大影響，主要體現(xiàn)在加工質(zhì)
3、量、加和質(zhì)量減輕的優(yōu)化目標(biāo)，并給出了進(jìn)給箱材料的最工效率、抗振性和穩(wěn)定性等方面。提高結(jié)構(gòu)剛度是優(yōu)分布圖，為改善球面車磨床的動(dòng)態(tài)特性提供了理改善結(jié)構(gòu)振動(dòng)性能的主要措施，可通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的固論依據(jù)。有頻率進(jìn)行控制和調(diào)整，避免與外界激振力頻率相關(guān)鍵詞：進(jìn)給箱；模態(tài)分析；拓?fù)鋬?yōu)化；Hyper—等或相近，從而有效地降低結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)[1]。據(jù)Works此，本文利用美國(guó)澳汰爾公司的HyperWorks軟中圖分類號(hào)：TP391．9件，建立以四面體為基本單元的630mm球面車文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B磨床進(jìn)給箱體有限元模型，提出了優(yōu)化固有頻率的文章編號(hào)：1001—2257(2011)09—0
4、028—03動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)對(duì)進(jìn)給箱體前6階頻率和振Abstract：Inordertoincreasethestructure型分析，找出其對(duì)機(jī)床整機(jī)性能影響嚴(yán)重的薄弱環(huán)stiffnessofthefeedboxofsphereturningand節(jié)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高機(jī)床抗振性grindingmachine630mmeffectively，design和穩(wěn)定性。modelbasedontopologyoptimization，whichiscar—l有限元模型的建立及模態(tài)分析riedbytheplatformofHyperWorks—Op
5、tistruct，isestablishedbymakingtherelativedensityofthe1．1模型導(dǎo)入及網(wǎng)格劃分structureasdesignvariablesandmaximizingfirst將建好的進(jìn)給箱三維模型保存為適當(dāng)格式導(dǎo)入naturalfrequenciesofthefeedboxasaobjectives．HyperWorks，利用其Cleanup功能對(duì)模型進(jìn)行幾何Thegoalsoffrequencyshiftandstructureweight清理，通過(guò)消除錯(cuò)位和小孔，壓縮相鄰曲面間的邊reductionareachi
6、evedandanoptimaldistribution界，對(duì)自由邊、重復(fù)面等缺陷進(jìn)行修改和清理，從而ofstructuralmaterialoffeedboxisobtained，which產(chǎn)生簡(jiǎn)化的幾何模型，便于網(wǎng)格劃分和分析?；谟邢拊ǖ耐?fù)鋬?yōu)化流程如圖1所示。canprovideguidanceforimprovingdynamicchar—acteristicsofthemachinetools．進(jìn)給箱體的材料為HT150，彈性模量為1．5E5MPa，泊松比為0．27，密度為7．0E一6kg／mm。。在Keywords：feedbox；modala
7、nalysis；topologi—caloptimization；HyperWorksHyperWorks中采用四面體單元對(duì)幾何清理過(guò)的模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)模型小曲面區(qū)域及突變部位使用網(wǎng)格加密和單元過(guò)度功能，單元尺寸選用5．O0收稿日期：2011一O4一l4mm，得到99565節(jié)點(diǎn)個(gè)和403601個(gè)單元。·28·《機(jī)械與電子)>2011(9)HyperWorks的進(jìn)給箱體拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)2進(jìn)給箱體拓?fù)鋬?yōu)化2．1拓?fù)鋬?yōu)化算法在對(duì)連續(xù)體進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化時(shí)，采用基結(jié)構(gòu)思想，須將給定的初始設(shè)定區(qū)域離散成適當(dāng)、足夠多的子區(qū)域，形成有若干子區(qū)域(單元)組成的基結(jié)構(gòu)，在i單元子域內(nèi)拓
8、撲變量t認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，t的取值為0～
