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浅谈机床结构优化理论的发展

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浅谈机床结构优化理论的发展

发布日期:2017-01-14 作者:商都机电小编 点击:

        河南机床厂家商都机电小编在这里为大家讲解一下机床结构优化的理论发展。德国、美国、日本、西班牙和瑞士等世界发达国家对机床大件的材料、设计及制造方法的研究较多,特别在机床结构有限元分析、参数化设计、优化设计、仿生设计以及新材料的选择等方面做了很多的研究工作。

        我国起步比较晚,近年来随着有限元技术以及结构优化设计理论的发展,机床床身结构的优化设计有了一定的发展,汤文成等运用有限元法对TH566型数控加工中心机床的床身结构进行分析,阐述不同筋板布局形式对床身结构动态特性的影响。

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        段朋云等对T型床身结构的筋板布局型式进行研究,总结了不同布局型式的抗弯、抗扭性能。汪兵兵等对机械基础箱型结构分别用经验设计方法以及多目标拓扑优化设计方法进行设计,并对比分析得到多目标拓扑优化设计结构更优。陈叶林等基于近似模型对原床身结构进行筋板间距和垫铁位置的尺寸以及出砂孔位置的拓扑优化设计。以上对于机床床身的研究大都是在特定垫铁位置上对结构进行的分析研究或优化,陈叶林等虽然对床身进行了垫铁位置优化,但并未对垫铁位置以及筋板布局进行综合优化。

        张学玲等以一立式加工中心为研究对象,通过提取床身典型元结构和框架结构进行优化,并以床身固有频率为优化目标,以元结构和框架结构的分析为依据,提出了床身结构若干改进方案。杨勇等人在原始床身分析的基础上指出结构的不足之处,拟定不同的改进方案,基于床身结构动态特性灵敏度分析,确定最优的结构改进方案,进而对其进行尺寸优化。倪晓宇等人利用有限元法对机床床身进行静动态分析,并使用渐进结构优化算法对床身结构进行基于基频约束和刚度约束的拓扑优化,为ESO方法在机床大件结构拓扑优化中的应用做了有益的尝试。

        事实上,床身结构应该是一个在最优支撑位置上的最优结构分布设计。机床床身的支撑位置以及筋板布局优化设计方法,以某型磨床床身为研究对象。床身设计中一般床身的外框架结构基本不变,而只是对其内部筋板的改变。因此首先建立结构的无筋板框架结构模型,在无筋板框架结构上对床身框架进行垫铁位置优化设计;然后在优化的垫铁位置上确定床身的设计区域对结构进行筋板布局优化设计;最后对拓扑优化设计的结构建立模型进行尺寸优化设计,得到床身结构的详细设计结构。通过该设计方法最后设计的床身质量减少,提高了床身制造的经济性,同时床身的静刚度和动刚度都有所提高。

       通过以上河南机床厂家商都机电小编的详细介绍,希望能够帮助到大家。


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