基于ANSYS Workbench的龍門式加工中心橫梁的輕量化設計
文章預覽：龍門式加工中心是制造業很重要的加工設備之一，因為其具備了跨距大、結構合理、通過工件寬度大、剛性好等優點，所以被廣泛應用在航空、航天、模具、汽車工業、大型復雜零件制造等諸多領域上，以此來實現高速度、高精度、高柔度等加工要求w。而且橫梁橫跨在兩個立柱之上，類似簡支梁的布置形式，所以在自身重力、承載滑枕、十字滑塊和電主軸的重量以及切削反力的作用下，使得橫梁產生彎扭變形，為了使加工中心的加工精度更加準確，加工中心的動靜態性能肯定要有提高。但是一般設計者只是根據經驗設計加工中心各個部件的參數，為了滿足強度等要求，使得加工中心的尺寸和重量都比實際的大1因此，通過ANSYS Workbench軟件中的分析技術和尺寸優化相結合的方法對橫梁結構進行優化分析，在提高橫梁整體力學性能的基礎上，實現橫梁的輕量化設計。1橫梁幾何模型的建立本龍門式加工中心的橫梁為定梁式橫梁，整體尺寸為530 mmxl882 mmx500 mm,與兩側立柱相連接部位的壁厚為30 mm,接觸面為500 mmx500 mm,橫梁背面壁厚為20 mm,安裝導軌面部分的壁厚為50 mm,其余壁厚皆為30 mm。橫梁內部布置0型筋板，筋板厚度為20 mm,局度為400 mm,筋板上矩形槽孔的尺寸為160 mmx40 mm。2橫梁的靜態分析和模態分析2.1橫梁的靜態分析ANSYS Workbench所提供的CAD雙向參數鏈接互動、項目數據自動更新機制、全面的參數管理、無縫集成的優化設計工具等，使ANSYS在仿真驅動產品設計方面達到了前所未有的高度[M。其一般靜力學分析步驟包括導入幾何模型、材料屬性選擇、劃分網格、施加載荷和約束、求解I2.1.1網格劃分由于SolidWorks和ANSYS Workbench的無縫連接，所以將橫梁三維模型結構導入到ANSYS Workbench中，避免了模型特征的丟失一般設置橫梁的材料為灰鑄鐵HT300,其密度為7200 kg/m3,彈性模量為126 GPa,泊松比為0.27[\橫梁采用自動網格劃分，但是其精度要為高精度'圖1為網格劃分后橫梁的有限元模型。備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試！結束語：對龍門式加工中心橫梁結構進行分析研究，可得到以下結論:])對龍門式加工中心橫梁結構進行靜動態特性分析，得出橫梁的靜剛度和前6階固有頻率均滿足設計要求。3 用 ANSYS Workbench中Design Exploration模塊得到橫梁內部筋板厚度對橫梁質量影響的靈敏度分析，通過靈敏度得出最終優化變量的選取。3)基于篩選算法對橫梁結構進行多目標優化設計，優化后橫梁的質量減少129.9 kg,占比8.3%,總變形減小16.02%, 1階固有頻率提高2.94%,達到了優化的目的。