基于ANSYS Workbench的龍門式加工中心橫梁的輕量化設計
文章預覽：龍門式加工中心是制造業(yè)很重要的加工設備之一，因為其具備了跨距大、結(jié)構(gòu)合理,、通過工件寬度大,、剛性好等優(yōu)點，所以被廣泛應用在航空、航天、模具、汽車工業(yè),、大型復雜零件制造等諸多領域上，以此來實現(xiàn)高速度,、高精度,、高柔度等加工要求w。而且橫梁橫跨在兩個立柱之上,，類似簡支梁的布置形式,，所以在自身重力、承載滑枕,、十字滑塊和電主軸的重量以及切削反力的作用下,，使得橫梁產(chǎn)生彎扭變形，為了使加工中心的加工精度更加準確,，加工中心的動靜態(tài)性能肯定要有提高,。但是一般設計者只是根據(jù)經(jīng)驗設計加工中心各個部件的參數(shù)，為了滿足強度等要求,，使得加工中心的尺寸和重量都比實際的大1因此,，通過ANSYS Workbench軟件中的分析技術和尺寸優(yōu)化相結(jié)合的方法對橫梁結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化分析，在提高橫梁整體力學性能的基礎上,，實現(xiàn)橫梁的輕量化設計,。1橫梁幾何模型的建立本龍門式加工中心的橫梁為定梁式橫梁，整體尺寸為530 mmxl882 mmx500 mm,與兩側(cè)立柱相連接部位的壁厚為30 mm,接觸面為500 mmx500 mm,橫梁背面壁厚為20 mm,安裝導軌面部分的壁厚為50 mm,其余壁厚皆為30 mm,。橫梁內(nèi)部布置0型筋板,，筋板厚度為20 mm,局度為400 mm,筋板上矩形槽孔的尺寸為160 mmx40 mm。2橫梁的靜態(tài)分析和模態(tài)分析2.1橫梁的靜態(tài)分析ANSYS Workbench所提供的CAD雙向參數(shù)鏈接互動,、項目數(shù)據(jù)自動更新機制,、全面的參數(shù)管理、無縫集成的優(yōu)化設計工具等,，使ANSYS在仿真驅(qū)動產(chǎn)品設計方面達到了前所未有的高度[M,。其一般靜力學分析步驟包括導入幾何模型、材料屬性選擇、劃分網(wǎng)格,、施加載荷和約束,、求解I2.1.1網(wǎng)格劃分由于SolidWorks和ANSYS Workbench的無縫連接，所以將橫梁三維模型結(jié)構(gòu)導入到ANSYS Workbench中,，避免了模型特征的丟失一般設置橫梁的材料為灰鑄鐵HT300,其密度為7200 kg/m3,彈性模量為126 GPa,泊松比為0.27[\橫梁采用自動網(wǎng)格劃分,，但是其精度要為高精度'圖1為網(wǎng)格劃分后橫梁的有限元模型。備注：為保證文章的完整度,，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示,，如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試！結(jié)束語：對龍門式加工中心橫梁結(jié)構(gòu)進行分析研究,，可得到以下結(jié)論:])對龍門式加工中心橫梁結(jié)構(gòu)進行靜動態(tài)特性分析，得出橫梁的靜剛度和前6階固有頻率均滿足設計要求,。3 用 ANSYS Workbench中Design Exploration模塊得到橫梁內(nèi)部筋板厚度對橫梁質(zhì)量影響的靈敏度分析,，通過靈敏度得出最終優(yōu)化變量的選取。3)基于篩選算法對橫梁結(jié)構(gòu)進行多目標優(yōu)化設計,，優(yōu)化后橫梁的質(zhì)量減少129.9 kg,占比8.3%,總變形減小16.02%, 1階固有頻率提高2.94%,達到了優(yōu)化的目的,。