1 研究背景
高速臥式加工中心是現代制造體系中高效且精密的加工裝備。立柱作為高速臥式加工中心結構的支承件,不僅在布局、質量與材料等方面影響機床的整體性能,而且其結構性能對機床的精度和可靠性有重要影響[1-2],因 此,對高速臥式加工中心典型支承件———立柱的結構性能主要參數進行分析和研究,使其得到合理的結構性能提升具有重要意義。
機床及立柱結構性能計算與優化的方法較多。王延忠等[3]利用有限元方法對床身進行了模態和靜力學分析,從而對立柱設計中的薄弱環節進行改進。王富強等[4]應用結構動態優化原理和有限元法中的變量化分析方法,對立柱的單元結構進行動態特性分析,提 出 了對結構的 優 化 方 案。漸進結構優化方法、ANSYS參 數化設計語言和優化設計方法,以及變量化設計技術都被用于研究和分析支承件的結構性能,對結構性能參數的優化研究是當前各種方法的應用基礎[5-6]。將動靜態結構性能參數的變化與結構優化過程中的敏感連接部位和結構加強筋建立聯系,從而直觀地分析和對比立柱敏感部位、結構變化與立柱動靜態結構性能變化之間的相互影響與關聯,可較快得到可行的結構性能優化方案,有助于提高結構設計及優化效率。
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結 論
對高速臥式加工中心立柱及相關系統進行了特定工況下結構性能核心參數的求解與分析,表明結構靜態特性滿足既定要求,動態特性需要改善。對立柱各階模態固有頻率和振型進行分析,得出動態特性的評價參照。在分析的基礎上,提出對立柱結構進行優化設計的兩種方案。