今天小編給大家介紹一下怎么優(yōu)化立式加工中心關(guān)鍵部件：
立式加工中心是高檔數(shù)控機(jī)床設(shè)備中加工效率最高、加工批量化程度最大,在有色金屬和難加工材料零件的生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的高檔數(shù)控機(jī)床之一。隨著高速加工中心加工精度和加工效率的提高,關(guān)鍵部件的動(dòng)靜特性成為制約高水平加工中心的重要指標(biāo),關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為提高其動(dòng)靜特性的重要途徑。本文的主要目標(biāo)是針對(duì)高速立式加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以提升整機(jī)性能。本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的最新進(jìn)展進(jìn)行了介紹,并對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床行業(yè)情況進(jìn)行了總結(jié)。根據(jù)加工中心設(shè)計(jì)的具體情況,著重闡述了利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)提升高速立式加工中心關(guān)鍵部件性能的必要性。隨后對(duì)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)和有限元優(yōu)化分析的基本思路進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述,并簡(jiǎn)要介紹了有限元分析軟件ANSYS Workbench和Hyperworks,對(duì)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的過(guò)程進(jìn)行了介紹。
根據(jù)有限元分析基本理論并結(jié)合高速立式加工中心的具體特點(diǎn),提出了適用于高速立式加工中心的有限元分析方法,包括基于裝配體的分析方法和復(fù)雜邊界條件的設(shè)置等,通過(guò)合理設(shè)置邊界條件達(dá)到充分模擬現(xiàn)場(chǎng)工況的要求。然后對(duì)高速立式加工中心的關(guān)鍵部件進(jìn)行了詳細(xì)的有限元分析,得到關(guān)鍵部件的位移云圖、應(yīng)力云圖和模態(tài)云圖,為后續(xù)的優(yōu)化分析提供了依據(jù)。依據(jù)尺寸優(yōu)化的特點(diǎn)和具體優(yōu)化過(guò)程,首先利用基于靈敏度分析的尺寸選擇技術(shù)對(duì)關(guān)鍵尺寸進(jìn)行了篩選,找到對(duì)關(guān)鍵部件動(dòng)靜特性影響較大的參數(shù);然后對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了以減輕自身質(zhì)量為目標(biāo)的基于目標(biāo)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的多目標(biāo)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用優(yōu)化后尺寸對(duì)模型進(jìn)行重建,通過(guò)對(duì)關(guān)鍵部件優(yōu)化前后的有限元分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,查看優(yōu)化效果并指導(dǎo)關(guān)鍵部件的改進(jìn)設(shè)計(jì)。最后為了能夠進(jìn)一步完善關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu),利用Hyperworks中的Optistruct模塊對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。本文針對(duì)高速立式加工中心各個(gè)關(guān)鍵部件的具體特點(diǎn),對(duì)滿足板殼結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行了板殼模型重建工作,然后分別利用實(shí)體模型和板殼模型對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了基于變密度法的拓?fù)鋬?yōu)化分析,得到了較為理想的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并指導(dǎo)了關(guān)鍵部件的改進(jìn)設(shè)計(jì)等工作。
立式加工中心是指主軸軸線與工作臺(tái)垂直設(shè)置的加工中心，主立式加工中心機(jī)要適用于加工板類(lèi)、盤(pán)類(lèi)、模具及小型殼體類(lèi)復(fù)雜零件。立式加工中心能完成銑、鏜削、鉆削、攻螺紋和用切削螺紋等工序。立式加工中心最少是三軸二聯(lián)動(dòng)，一般可實(shí)現(xiàn)三軸三聯(lián)動(dòng)。有的可進(jìn)行五軸、六軸控制。立式加工中心立柱高度是有限的，對(duì)箱體類(lèi)工件加工范圍要減少，這是立式加工中心的缺點(diǎn)。但立式加工中心工件裝夾、定位方便;刃具運(yùn)動(dòng)軌跡易觀察，調(diào)試程序檢查測(cè)量方便，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行停機(jī)處理或修改;冷卻條件易建立，切削液能直接到達(dá)刀具和加工表面;三個(gè)坐標(biāo)軸與笛卡兒坐標(biāo)系吻合，感覺(jué)直觀與圖樣視角一致，切屑易排除和掉落，避免劃傷加工過(guò)的表面。與相應(yīng)的臥式加工中心相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積較小，價(jià)格較低。
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