高速卧式加工中心主轴箱拓扑优化设计.pdfVIP

第9期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．9 2011年 9月 M odularM achineTool AutomaticManufacturingTechnique Sep．2011 文章编号 ：1001—2265(2011)11—0018—04 高速卧式加工中心主轴箱拓扑优化设计术 丛 明 ，宋 健 ，王贵飞 ，周孜亮 (1．大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116023；2．大连机床集团有限责任公司，辽宁 大连 116620) 摘要：文章利用HyperWorks中的OptiStruct模块对某型号高速卧式加工中心主轴箱进行结构拓扑优 化设计 。通过引入待优化模型的邻接零件 ，用零件接触代替刚性约束，使得边界条件更加逼近 实际 情况 ；通过确定各个分方向上的切 削力上界保证栽荷施加的全面性和可靠性；应用叠加原理解决机 床产品结构优化设计 中的载荷种类无穷多问题 。有限元分析结果表明：基于 OptiStruct拓扑优化 的 新设计模型静力学性能和动力学性能都能很好地满足预定要求。 关键词：高速 卧式加工中心；主轴箱 ；拓扑优化 ；切 削力上界 ；叠加原理 中图分类号 ：TH114 文献标识码：A TopologyOptim izationofSpindleBoxofHigh-speedHorizontalM achiningCenter CONGMing ，SONG Jian ，WANGGui-fei，ZHOUZi—liang (1．SchoolofMechanicalofEngineering，DalianUniversityofTechnology，DalianLiaoning116023，Chi— na；2．DalianMachineToolGroupTechnicalcenterDalian，DalianLiaoning116620，China) Abstract：Inthispaper，spindleboxofacertaintypeofhigh—speedhorizontalmachiningcenterisopti— mizedintheOptiStructmoduleofHyperWorks。Byimportingtheadjacentpartofthemodeltobeopti— mizedandreplacingrigidconstraintwith contactofparts，theboundary condition approximatemoreto therealsituation；Theconfirmationoftheupperboundofmachiningforceofeachdimensionguarantees thecomprehensivenessand reliability of load assigning；superposition principle isappliedto solve the problem oftheinfinityofloadtypesinthestructureoptimizationofmachiningtoolproducts．Theresults ofthefinite-elementanalysissuggestthattheperformanceinbothstaticsanddynamicsofthenew model based ontheoptimizationinOptiStructcanmeetthepredetermineddemandsverywel1． Keywords：high—speedhorizontalmachiningcenter；spindlebox；topology optimization；upperbound ofmachiningforce；superpositionprinciple 化方法 目前 比较成熟 的是均匀化方法、变密度方法 0 引言