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高速立式加工中心主轴箱的结构优化设计

发布日期:2021-04-20 点击次数:482
   对高度复杂曲面和多工序工件进行高效率的精细化加工,是高速立式加工中心主要的加工特性。这种加工设备除了因配置有刀库及自动换刀装置,使得机床可以进行工件各加工刀具的自动更换以外,还具有高速加工的特点。
  高速立式加工中心主轴箱的结构优化设计:
  优化前把主轴箱尺寸变量设定为设计变量,通过更改设计变量来达到改变几何形状的目的,实现参数化、智能化,为主轴箱的动态优化提供条件。利用加强筋单元应变能的全局灵敏度,观察各参数对目标函数的影响因子,给出主轴箱加强筋,优化位置及尺寸,应用设计变量的单元应变能灵敏度得到结构的布局优化设计模型。
  在主轴箱三维建模时已将筋厚、壁厚、筋间距,筋孔布置及大小等相关尺寸进行了参数化设计,再将这些参数设为优化的设计变量,有限元分析中的位移和应力等设为设计约束,将模型质量设为目标函数,优化就是通过改变设计变量的数值来实现的。目标函数是要尽量减小的数值,它必须是设计变量的函数,也就是说,改变设计变量的数值将改变目标函数的数值。然后进行优化,提取结果并赋值。尺寸变量优化收敛过程,优化后的主轴箱应力、位移图。
  从分析过程可知,厚度尺寸增加时,应力和位移随之下降,但厚度增大到一定值时,应力也会增加,因此不能单纯地增加或减少厚度值,否则只能顾此失彼,既不能降低成本,也不能提高刚度。根据给定的设计变量的变化范围观察其对应力、位移的影响,缩小影响不大的设计变量范围。

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