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龍門銑床滑枕優化設計
閱讀：185 發布時間：2020-8-10 目前常用的連續體結構的拓撲優化方法有變厚度法、變密度法及均勻化方法。
變厚度法：以單元厚度為設計變量，通過刪除厚度處于尺寸下限的單元實現結構拓撲的變更，避免均勻化方法中構造微結構的麻煩，因此可以較為方便地解決平面拓撲優化問題，但無法運用于三維結構中。
變密度法：定義取值范圍為[ 0，1] 的相對密度μ，將優化目標用相對密度μ的顯性函數表示，然后運用數學規 劃法或優化準則法求解。由于優化過程中不直接刪除材料，對于具有中等大小相對密度的單元，是否刪除就變得難以抉擇。
均勻化法：在拓撲優化中引入所謂微結構，該方法以空孔尺寸為設計變量，以空孔尺寸的消長實現微結構的增刪，從而改變結構拓撲。均勻化方法是比較流行的方法， 拓撲優化后單元的密度值是介于0～1 之間的連續值，得到的是一種比較模糊的拓撲結構。
拓撲優化獲得的拓撲結構形式只考慮到結構的強度，還需要在拓撲優化的基礎上根據制造工藝、裝配關系等設計要求重新設計新結構。拓撲優化在機床的結構設計中已經得到廣泛應用?；硗ǔＲ淮纬尚?，屬于連續體結構，其剛度性能直接影響到機床的加工精度。因此，本文采用拓撲優化方法對加工中心的滑枕進行優化設計。
2 滑枕模型
滑枕外部與其它零件裝配面比較多，主要包括主軸箱滑塊安裝面、滑枕上下滑塊安裝面、電機安裝面，在拓撲優化中將這些面分離出來作為非優化區，以保證優化后的結構能夠與其他零件正常裝配?；韮炔拷Y構應設計成筋板結構，在保證強度和剛度足夠的條件下減輕滑枕的重量?；淼膸缀文Ｐ腿鐖D1 所示。
在建立滑枕優化模型時，需要對滑枕結構進行模型簡化，利用對稱性簡化滑枕，取一半模型進行優化，去除模型中不必要的結構，采用均勻化網格，網格大小能*體現模型特征?；碇饕牧咸匦杂袕椥阅Ａ?.1×105 MPa、泊松比 0.3、密度 7.9×10-9 t/mm3。在Hyperworks 軟件中導入模型，結合實際裝配要求，把滑枕的模型分為設計區域與非設計區域兩部分。對設計區域，其結構包絡原始結構的布置空間，使材料在此空間內按優化要求可以重新分布； 對于非設計區域， 其結構形式與外形均不改變。選取實體單元對設計區域與非設計區域劃分網格， 網格大小為 20 mm，單元總數目為 66 258。滑枕優化模
型如圖2 所示。