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基于ANSYS的數控加工中心立柱性能分析及結構優化
閱讀：134 發布時間：2020-8-12文章預覽：
科技的進步推動著制造業的高速發展，加工中心正朝著高效率、高可靠性、高柔性化和模塊化的方向轉變[1]。傳統意義下的經驗類比等設計方法已經無法滿足目前加工中心的發展，通過模態分析、諧響應分析等方法識別出加工中心結構的薄弱環節，進而對加工中心進行響應面分析及目標驅動優化，能使加工中心的結構設計更加合理2。
作為加工中心的核心結構，立柱同時連接著床身和主
軸箱，其強度和剛度是零件加工精度的保證，直接關系到整機的工作性能。因此，對立柱力學特性的研宄具有重要現實意義[3]。
立柱通常采用薄壁多筋結構，內部形態復雜，加工受力后的應力和應變狀況也較復雜。通過傳統的設計方法來設計的立柱，結構中往往存在諸多不合理的地方，而優化設計方法的出現，可以設訃出滿足性能要求的結構方案。目前，對于加工中心的優化多集中在結構設計方面，包括筋板樣式的設計和布局，關鍵零部件截面形狀的改變等等。雖然可以一定程度上提升加工中心的性能，但是缺少對結構尺寸的整體把握和評判，優化工作量大，針對性不足。
本文以XK714數控加工中心立柱結構為研究對象，以Ansys Workbench分析軟件對AL柱進?(了了力學分析，找到了其薄弱環節，然后采用響應曲面優化法，通過靈敏度分析評判尺寸因素的影響權重，進而選擇關鍵尺寸優化改進，減少參數優化量，提升了優化效率。在減重的情況下使立柱獲得較好的力學性能，為加工中心的結構優化提供借鑒。
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結束語：
應用ANSYS有限元軟件對數控加工中心立柱結構進行有限元建模，通過靜力學分析，發現加工中心Z向和Z向形變較大，安全系數太高，設計過于保守，經諧響應分析，發現加工中心的一二階|Vi_llT頻率偏低站hlui.al sen-silivilv分析，荻得影響加工中心性能的關鍵尺十，并將其定義為設計變量，將質量，前兩階固有頻率和大形變作為優化目標，對立柱進行尺寸優化,對優化產生的3組候選設計點綜合分析，選取Candidate point 2作為結果。此次優化，立柱前兩階固有頻率分別提升15.487%和13. 643%，大形變降低2. 32%，質量減少10.31%。結果表明，優化效果良好，該方法能夠為加工中心設計提供參考。