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分享立式高速加工中心主轴箱的结构优化设计

更新时间：2021-08-27 点击次数：834

　　对高度复杂曲面和多工序工件进行高效率的精细化加工，是立式高速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。

　　立式高速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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