有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等CAE技術(shù)的應用
發(fā)布者：qdpwj01 發(fā)布時間：2011-05-22 16:14:45
關(guān)鍵詞：數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、伺服機構(gòu)、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計
有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等CAE技術(shù)的應用，對縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)晶質(zhì)量和可靠性，降低制造成本，增強企業(yè)競爭力具有重要意義。本文以高速數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床進給機構(gòu)為研究對象，人型通用有限元分析軟件ANSYS為分析工具，對進給系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件進行有限元建模及靜、動態(tài)特性分析，并根據(jù)分析結(jié)果對其中的橫粱進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
論文在詳細研究數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床進給系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及存在問題的基礎(chǔ)上，通過對數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床進給系統(tǒng)中的橫梁結(jié)構(gòu)分析，明確了這類高速運動部件在受到運動加速載荷的工況下的結(jié)構(gòu)位移。通過對沖切加工中極限誤差的分析．為高速數(shù)控沖床的進給機構(gòu)的設(shè)計提供了科學計算的依據(jù)，從而改變了這類精密加I裝備依靠類比設(shè)計的傳統(tǒng)方法。
在對橫粱及其支撐部件的分析中，確定了以橫粱動載荷為主要受力狀態(tài)的分析條件，通過對分析對象的合理結(jié)構(gòu)簡化，制定了橫粱在分析中的邊界條件，并采用APDL語言將有限元模型參數(shù)化，為這類結(jié)構(gòu)的分析和計算提供了重要的參考數(shù)據(jù)。
在對橫粱結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)輕量化設(shè)計的思想，對橫梁結(jié)構(gòu)提出了優(yōu)化方案。計算表明，在橫粱扳厚減薄的情況下，這一關(guān)鍵部件同樣可以滿足機床的加下精度和運動要求。由此減輕了機床結(jié)構(gòu)件的重量，降低了成本。
研究同時對橫粱結(jié)構(gòu)進行了動態(tài)分析，從計算的前6階模態(tài)看，這類結(jié)構(gòu)件由于其在X平和 Y方向上具有較寬的結(jié)構(gòu)，故在前幾階振型上對數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的加工精度影響不大。動態(tài)分析的結(jié)果可以為結(jié)構(gòu)的進一步改進提供重要的依據(jù)。
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