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四轴立式加工中心主轴箱的拓扑优化分析

发布时间:2022-03-11浏览:254次
   四轴立式加工中心的立柱高度是有限的,对箱体类工件加工范围要减少,这是立式加工中心的缺点。但立式加工中心工件装夹、定位方便;刃具运动轨迹易观察,调试程序检查测量方便,可及时发现问题,进行停机处理或修改;冷却条件易建立,切削液能直接到达刀具和加工表面;坐标轴与笛卡儿坐标系吻合,感觉直观与图样视角一致,切屑易排除和掉落,避免划伤加工过的表面。与相应的卧式加工中心相比结构简单,占地面积较小,价格较低。
  四轴立式加工中心的主轴箱的拓扑优化:
  拓扑优化的设计思想是在给定的区域内得到优的材料分布,其目的是寻求结构的某种构件布局,使其在满足一定约束条件的情况下,可以使其各种性能指标达到优,从而得到实体材料的最佳使用方案。
  在对主轴箱进行拓扑优化时,对其结构的前期处理与前面的静动态特性分析一致,然后可直接利用分析软件中的分析功能模块。在确保其满足刚度、强度的前提下,以减轻主轴箱的重量为状态变量,尽可能大化优化其结构形状。优化过程中,其目标设置为30%,然后进行计算。
  在相同工况下,对优化后主轴箱展开了静力学分析与模态分析,通过与优化前主轴箱对应的分析结果进行对比。可以看出,改进后主轴箱相比于改进前主轴箱在静刚度稍微有所提高的情况下,其质量稍有减少,一、二阶固有频率分别则会增加。
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