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《基于HyperWorks的數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、·機(jī)械制造·張樂平，等·基于HyperWorks的數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化基于HyperWorks的數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化張樂平，劉壯，高長(zhǎng)水，趙義順(1．南京航空航天大學(xué)江蘇省精密與微細(xì)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。江蘇南京210016；2．南京數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇南京211100)摘要：以某型號(hào)數(shù)控車床主軸箱為對(duì)象，以仿真軟件HyperWorks為平臺(tái)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化目標(biāo)是在保證主軸箱剛性和強(qiáng)度以及模態(tài)的固有頻率不降低的前提下，盡量減輕主軸箱的質(zhì)量，并尋求主軸箱材料更合理的分布。對(duì)主軸箱進(jìn)行了仿真靜力和模態(tài)分析?；谧兠芏确?，以主軸孔
2、變形量和前4階固有頻率為約束條件、以主軸箱體積最小為目標(biāo)函數(shù)．對(duì)主軸箱進(jìn)行了結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化，得到了新的主軸箱結(jié)構(gòu)關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；主軸箱；靜力分析：模態(tài)；拓?fù)鋬?yōu)化中圖分類號(hào)：TG519．1；TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1671—5276(2015)04—0010．04StructuralOptimizationofSpindleBoxforCNCLatheBasedonHyperWorksZHANGLeping，LIUZhuang，GAOChangshui，ZHAOYishun(1．JiangsuKeyLaboratory
3、ofPrecisionandMicro—ManufacturingTechnology，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing210016，China；2．NanjingCNCToolMachineCo．，Ltd．，Nanjing211100，China)Abstract：ThispaperfocusesattentiononthestructuraloptimizationofspindleboxforCNClathewithHyperWorkssystem．Its
4、purposeistoreducethetotalweightofspindleboxandseekmorereasonabledistributionofmateria1．Inthemeantime，itsstif—ness，strengthandlownaturalfrequenciesremainunchanged．Itsstaticandmodalanalysesaredone．Basedonvariableden·sitymethod．mathematicalmodeloftopologicaloptimizationi
5、sbuiltbyconstraintsofspindlehole’SdisplacementsandfourIowe-ordernaturalfrequencies，andthentheminimumvolumeisusedasobjectivefunctiontoobtainanewstructureofthespindlebox．Keywords：CNClathe；spindlebox；staticanalysis；modal；topologicaloptimization不是全局最優(yōu)的結(jié)果。而拓?fù)鋬?yōu)化可以在零件結(jié)構(gòu)方案0引言
6、設(shè)計(jì)階段給材料合理布局，在零件給定的外載荷和邊界條件下，通過改變結(jié)構(gòu)拓?fù)涫菇Y(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)。數(shù)控機(jī)床具有加工精度高．品質(zhì)穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，經(jīng)現(xiàn)運(yùn)用仿真優(yōu)化軟件HyperWorks中OptiStruct模塊濟(jì)效益好等優(yōu)勢(shì)，為了保證這種高精度、高效率的加工，數(shù)的拓?fù)鋬?yōu)化功能，對(duì)某型號(hào)數(shù)控車床主軸箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)控機(jī)床對(duì)自身的結(jié)構(gòu)也有很高的要求。由于數(shù)控機(jī)床經(jīng)化。對(duì)主軸箱進(jìn)行靜力和模態(tài)分析，了解其靜動(dòng)態(tài)性能。常在高速和重載切削條件下連續(xù)工作，因此機(jī)床的主要部在此基礎(chǔ)上，對(duì)主軸箱進(jìn)行基于變密度法的拓?fù)鋬?yōu)化。件對(duì)剛度要求很高。主軸箱是數(shù)控車床的核心
7、部件，其靜動(dòng)態(tài)性能直接影響重載數(shù)控車床的加工精度、精度穩(wěn)定性1主軸箱的結(jié)構(gòu)和抗振性?傳統(tǒng)的機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)方法主要依據(jù)材料力學(xué)理論，此型號(hào)數(shù)控車床主軸箱為空腔結(jié)構(gòu)，通過底座的螺栓根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立主軸箱模型．主軸箱性能的好壞必須經(jīng)過試連接固定在床身上。車床主軸部件由一對(duì)滾子軸承支承驗(yàn)測(cè)試來核定。這一過程不但延長(zhǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，而且浪裝配在主軸孔內(nèi)，工件由三爪卡盤夾持，固定在主軸端部。費(fèi)大量的人力財(cái)力，最終難以設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的產(chǎn)品。因因此在實(shí)際車削時(shí)，主軸箱的變形或者振動(dòng)過大會(huì)直接影此，對(duì)現(xiàn)有的主軸箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，尋求其最優(yōu)結(jié)構(gòu)，使其響零件的
8、加工精度。主軸的最大轉(zhuǎn)速為500r／min。能滿足主軸箱的靜動(dòng)態(tài)性能和制造加工要求，在工程應(yīng)用上意義重大。2主軸箱靜力分析與模態(tài)分析目前在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中有三個(gè)層次l3]：尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化與拓?fù)鋬?yōu)化。其中尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化只改變特定位2．1主軸箱三維模
