基于子结构的立加床身层级优化方法  

作　　者：李伟光 韩林 刘少帅 刘福聪 

机构地区：[1]天津职业技术师范大学机械工程学院,天津300222 [2]天津市高端智能数控机床工程研究中心,天津300222

出　　处：《装备制造技术》2022年第5期17-19,26,共4页Equipment Manufacturing Technology

基　　金：工信部2021年面向机床行业大中型数控机床关键加工装备项目,项目编号:TC210H035-014;2021年天津市新一代人工智能科技重大专项(“揭榜挂帅”),项目编号:21ZXJBGX00020。

摘　　要：数控机床低阶振动取决于床身立柱等基础大件,提高床身低阶固有频率是保证整机动态加工精度的重要手段之一。基于逐层优化的思想,提出面向数控机床床身结构优化和正向设计的子结构-床身层级优化方法,实现由床身局部结构动态特性指导床身整体结构优化。以立式加工中心床身为例,提取床身内部子结构特征,以其开孔形状、开孔尺寸、轮廓尺寸、筋板壁厚等为设计参数,以原首阶固有频率为约束条件,以首阶固有频率的提升为目标。利用有限元方法,获得设计参数之间的最佳匹配关系,根据优化后的尺寸关系优化原床身结构,并对新结构进行静动特性分析。结果表明:床身局部子结构动态特性与床身整体结构特性存在正相关性,优化后的床身抗变形能力有所提升,床身总质量增加2.7%,在可接受范围内;前四阶固有频率较原床身结构均有大幅提升;重点关注的首阶固有频率提升幅度也达13%,且床身结构得到了简化;提出的子结构-床身层级优化方法,对数控机床床身的正向设计和结构优化具有普遍指导意义。

关 键 词：床身 子结构优化 有限元方法 静动特性 

分 类 号：TH164[机械工程—机械制造及自动化]