基于有限元分析的高速精密数控机床床鞍机构设计

简介

为解决目前高速精密数控机床整体性能差的问题,设计了基于有限元分析的高速精密数控机床的床鞍机构。首先利用有限元软件在Pro/E软件中为某食品加工厂数控机床建立床鞍三维模型,在HyperMesh中拓扑优化床鞍,获取拓扑机构形态,划分网格,对床鞍增加制约与载荷,为设计床鞍机构奠定基础。然后采用变密度法拓扑优化床鞍机构模型,并根据优化结果,去除对床鞍静动态特征无过多作用的单元,设计床鞍新结构,提高床鞍抗扭及抗弯性能。设计结果显示所提方法设计的床鞍机构一阶特定频率在四类单元中均可达标,获取的床鞍优化结构最佳单元类型为工型单元;新设计床鞍机构质量减小近14%,最大变形量降低9%,大幅度提高了床鞍的静刚度,且频率更优,稳定性与抗干扰能力更强。