基于ANSYSWorkbench的加工中心横梁有限元分析与优化_茅启园_沈建明

第6期2016年6月

组合机床与自动化加工技术

Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique

No.6Jun.2016

文章编号:1001-2265(2016)06-0078-03

DOI :10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.06.020

基于ANSYSWorkbench的加工中心横梁有限元分析与优化_茅启园_沈建明

收稿日期:2015-07-16;修回日期:2015-08-16*基金项目:常州市工业科技支撑项目(CE20130011)

作者简介:茅启园(1981—),男,江苏武进人,常州轻工职业技术学院讲师,研究方向为CAD /CAM /CAE ,

(E -mail )yufang729@163.com 。基于ANSYS Workbench 的加工中心横梁

有限元分析与优化

*

茅启园,沈建明

(常州轻工职业技术学院机械工程系,江苏常州213164)

摘要:横梁是龙门加工中心关键部件之一,其静动态特性直接关系到整机性能。文章在ANSYS

SpaceClaim 环境下建立横梁实体模型,运用workbench 进行横梁静动态分析计算,并在其基础上利用响应面法对其进行优化设计。改进横梁的肋板结构尺寸,提高性能,为横梁优化提供了理论依据。关键词:加工中心横梁;静动态特性分析;响应面法中图分类号:TH122;TG65文献标识码:A

Finite Element Analysis and Optimization of Machining Center Cross Beam

Based on ANSYS Workbench MAO Qi-yuan ,SHEN Jian-ming

(Department of Mechanical Engineering ,Changzhou Vocational Institute of Light Industry ,Changzhou Jiangsu 213164,China )

Abstract :Cross beam is one of the key parts of planer-type machining center ,its static and dynamic charac-teristics are directly related to the performance of the whole machine.In this paper ,the solid model of cross

beam is built in spaceclaim ANSYS environment ,and the dynamic analysis of is carried out by workbench ,and the optimal design is carried out based on the Response Surface Optimization method.Improved the structure of the beam size ,improve performance.It provides the theoretical basis for the optimization of the beam.

Key words :cross beam ;static and dynamic characteristics ;response surface optimization

0引言

加工中心可以实现车铣钻磨等多种工序的加工,对机床结构的要求就较高,而加工中心横梁是龙门型加工中心的重要部件,其静动态性能对加工精度的影响较大。本文针对某型号龙门加工中心利用ANSYS SpaceClaim 软件进行建模,直接导入到workbench 平台,运用workbench 进行横梁静动态分析计算,根据分析结果,提出优化方案,改进其该型加工中心的切削加工综合性能。

1建立横梁几何模型

该型龙门加工中心横梁采用O 型筋板结构,

为焊接结构。横梁截面考虑受弯设计为上窄下宽的梯形结构,高820mm 、长4850mm 、宽770mm ,筋板厚度为8mm ,横梁上下壁板的厚度为20mm ,横梁左右壁板的厚度为8mm ,背部壁板厚度为8mm 。横梁不仅受到外部复杂载荷的影响,还通过滑台带动主轴做进给运动,

为防止薄壁振动,横梁内部有9根8mm 的筋板,以中间肋板中面为对称面均匀分布。

ANSYS SpaceClaim 是基于直接建模思想的参数化模型处理工具,所代表的是一种动态建模技术,即对于无论何种来源的模型都可以直接编辑,而无需考虑模型的历史,不受参数化设计中复杂的关联所约束。通过对横梁的简化细小结构进行简化,利用Space-Claim 软件建立该横梁的模型。横梁的材料为型材,泊松比0.3,弹性模量E =143Gpa ,所见模型如图1所示,利用workbench 划分网格后如图2所示

图1横梁模型

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