XK2423数控铣床立柱有限元分析和拓扑优化.pdfVIP

第8期 组 合机 床 与 自动化 加工 技术 No．8 2014年 8月 M odularM achineTool AutomaticM anufacturingTechnique Aug．2014 文章编号：1001—2265(2014)08—0022—04 D0I：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．08．006 XK2423数控铣床立柱的有限元分析与拓扑优化术 刘甚宏 ，关英俊 ，张力锋 ，李 想 ，毕海峰 (1．长春工业大学机 电工程学院，长春 130012；2．长春数控机床有限公司，长春 130033) 摘要：基于HyperWorks平台，以数控铣床立柱的极限工况为条件，进行有限元分析，并在有限元分析 的基础上提 出立柱结构 的拓扑优化方法 ，建立以应变能最小为 目标 ，以体积分数、位移为约束的结构 拓扑优化模型，运用该模型完成 XK2423数控铣床立柱结构的拓扑优化设计 ，将优化后的立柱再次进 行有限元分析验证 。分析结果表 明：改进后的立柱质量减少 了4．5％，最大变形降低 了16．1％，一阶 固有频率提高了4．9％，满足设计指标要求。 关键词：数控铣床 ；有限元分析；拓扑优化；立柱 中图分类号 ：TH122；TG65 文献标识码 ：A FiniteElementAnalysisandTopologyOptimizationforNC M illingMachineColumnStructure LIUShen—hong，GUANYing-jun，ZHANGLi-feng，LIXiang，BIHai—feng (1．SchoolofMechatronicEngineering，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130012，China；2． ChangchunCNCMachinerr(olCo．，Ltd．Changchun130033，China) Abstract：MakingfiniteelementanalysisoftheNC M illingmachineaccordingtohtelimitworkingcondi— tionwiht htesoftwareHyperW orks．Basedonhteresultofhteanalysis，htetopologyoptimizationmethodof columnstructureisproposed．Atopologyoptimizationmodelwihthteobjectionofcompliance，withthevol— Ulllefractionanddisplacementforhteconstraintswasestablished．Thetopologyoptimizationdesignofthe XK2423NC M illingmachinecolumnwascompletedwiththismode1．Thefiniteelementanalysisismadefl— gaintoanalyzetheoptimizedcolumn structureofrverification．Theanalysisresultsindicatehtathtemassof hteimprovedcolumn isdecreasedby4．5％ ，themaximum deformationisreducedby16．1％ ，thefirstorder rfequency isincreasedby4．9％ ．whichmeetthedesignrequirements． Keywords：NC millingmachine；finiteelementanalysis；topologyoptimi zation；column 化、尺寸优化、拓扑优化等结构优化设计方法 ，使设计 0 引言 的产品为今后的设计工作提供更加有效的参考 。本 XK2423数控龙门铣床是由当代机械、电