数控螺杆铣床床身结构动态优化设计.pdfVIP

第 3期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．3 2011年 3月 ModularM achineTool AutomaticM anufacturingTechnique Mar．2011 文章编号 ：1001—2265(2011)O3—0083—03 数控螺杆铣床床身结构的动态优化设计 刘 杰 ，王海军 ，王 可 ，孙兴伟 (沈阳工业大学 机械工程学院，沈阳 110870) 摘要 ：以数控螺杆铣床床身为研 究对象，利用结构动态设计原理和有限元分析软件 的变量化分析技 术，对其作动态特性分析并对其结构进行优化设计。动态特性分析结果表明原始床身的低阶固有频 率偏低且与机床的激振频率接近 ，容 易产生共振 并影响机床 的稳 定切 削。为此根据床 身的结构特 点，提取床身的典型元结构进行变量分析 ，以元结构分析结果为依据，对床身结构做优化设计，结果 表 明经优化后床 身的动态性能显著提 高，达到 了设计要求的 目标。 关键词：动态特性；结构优化；固有频率；有限元分析 中图分类号 ：TH122 文献标识码 ：A TheDynam icOptimalDesignofBedStructureforCNC Screw M illingMachine LIUJie，WANGHai-j．n，WANGKe，SUNXing—wei (SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China) Abstract：By usingthetheory ofdynamicdesignandthemethodoffmiteelementanalysissoftware，the dynamiccharacteristicanalysisofCNC screw millingmachniebed isfmished．Resultofanalysisshows thatlow-ordernaturalfrequenciesraetoo low and itison thesideofmachinevibration ~equency that easily leadstoresonancenadnifluencesmachniestability cuttnig．Inthiscondition，accordnigtothestruc- turalchraacteristicofthemachinebed，typicalelementstructureisextractedandanalyzedby variablepa- rametersmethod．Onthebasisofanalysisresults，themachniebed’Sstructureisdesingedwithoptimized method，Resultnidicatesthatthedynma iccharacteristicofmachniebedhasbeen improvedsing ificantly， reachedthedesing requirements． Keywords：dynamicchraacteristic；structureoptimziation；naturalrfequency；fniiteelementanalysis 式 中：[ ]、[K]——质量和刚度矩阵； O 引言 {厂}——外激励矩阵，这里为零矩阵； 机床作为复杂的机械系统常受振动与噪声等问 {}、{}——物理坐标系下 的位移和加速 题的干扰，严重影响机床的稳定切削及加工精度甚