針對加工中心工作過程中變載荷銑削力對床身結構性能的影響問題,對加工中心床身的材料密度分布以及構成床身的基本結構單元尺寸進行了研究。提出了以床身低階固有頻率和最小柔度為目標,體積分數(shù)為約束條件的多目標拓撲優(yōu)化設計方法;采用折中規(guī)劃法結合平均頻率法,構建了變載荷銑削力影響下的多目標拓撲優(yōu)化數(shù)學模型;依據(jù)變密度法拓撲優(yōu)化指導的材料去除方案,獲得了加工中心床身的最佳結構布局;同時結合經(jīng)過優(yōu)化的拉丁超立方采樣,構造了單元標準二階響應面,使用多目標遺傳算法對床身進行了多目標尺寸優(yōu)化。研究結果表明:優(yōu)化后床身固有頻率增加16.9%,床身質(zhì)量減少17.4%,最大變形量降低14.4%,最大應力降低18.8%;該優(yōu)化方案使加工中心床身的結構布局更加合理,實現(xiàn)了輕量化設計。 

【文章來源】：機電工程. 2020年09期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

變載荷銑削力分力及其傳遞路徑

加工中心銑削加工時,按照工作臺的不同位置來劃分加工中心的不同工況,如圖2所示。圖2中,工況一:工作臺位于導軌的左端的極限位置;工況二:工作臺位于導軌中間位置;工況三:工作臺位于導軌右側(cè)極限位置。

床身的三維模型和有限元模型如圖3所示。圖3中,床身的材料為HT200,彈性模量為148 GPa,泊松比為0.26,密度為7 200 kg/m3,床身質(zhì)量為993.7 kg;床身長1 968 mm,寬1 290 mm,高456 mm,壁厚16 mm;床身內(nèi)部設計有不同位置的加強筋厚度為16 mm,筋板與外壁均設計有出砂孔。

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：2928666