|本期目录/Table of Contents|

[1]方　浩,王彦伟*.基于动态灵敏度的数控机床立柱优化设计[J].武汉工程大学学报,2018,40(05):569-574.[doi:10. 3969/j. issn. 1674-2869. 2018. 05. 018]
　FANG Hao,WANG Yanwei*.Optimization Design of Machining Center Column Based on Dynamic Sensitivity[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2018,40(05):569-574.[doi:10. 3969/j. issn. 1674-2869. 2018. 05. 018]
点击复制

基于动态灵敏度的数控机床立柱优化设计(/HTML)
分享到：

《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
40
期数:
2018年05期
页码:
569-574
栏目:
机电与信息工程
出版日期:
2018-12-27

文章信息/Info

Title:
Optimization Design of Machining Center Column Based on Dynamic Sensitivity
文章编号:
20180518
作者:
方　浩; 王彦伟*
武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉 430205
Author(s):
FANG Hao;  WANG Yanwei*
School?ofMechanical?&?Electrical?Engineering ，Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， China
关键词:
机床立柱; 有限元; 灵敏度分析; 结构优化
Keywords:
machine tool column;  finite element;  sensitivity analysis;  structural optimization
分类号:
TH122
DOI:
10. 3969/j. issn. 1674-2869. 2018. 05. 018
文献标志码:
A
摘要:
以结构动力学理论为基础，对数控机床立柱结构动态性能进行分析。首先建立立柱三维模型，使用ANSYS Workbench软件对立柱进行模态分析，得到立柱一阶模态频率。通过计算得到各设计参数对立柱动态性能的灵敏度值，选择其中灵敏度值大的设计参数为设计变量。以一阶模态频率为目标，使用响应面法进行优化设计。优化后数控机床立柱一阶频率提高1.657 Hz，最大位移与最大应力均满足设计要求，动态性能得到加强。
Abstract:
The dynamic performance of a numerical control （NC） machine tool was analyzed based on structural dynamics theory. First, the three dimensional model of column was constructed, where the modal of the column was analyzed using ANSYS Workbench software, and the first-order modal frequency was obtained. The sensitivities to design parameter variations affecting this dynamic performance were explored and those parameters with high sensitivities were selected as the design variables. The design process was optimized using the response surface method by selecting the first-order frequency as target. The first-order modal frequency of the NC machine column increased by 1.657 Hz， satisfying the maximum displacement and stress constraints，and the dynamic performance of the column improved correspondingly.

参考文献/References:

［1］　倪晓宇，易红，汤文成，等. 机床床身结构的有限元分析与优化［J］. 制造技术与机床，2005（2）：47-50. ［2］　张学玲. 基于广义模块化设计的机械结构静动态特性分析及优化设计［D］. 天津：天津大学，2001. ［3］　王孚懋，许宗岭，张华宇，等. 机床弹性轴动态特性有限元分析与MATLAB仿真［J］. 煤矿机械，2010，12（12）：76-78. ［4］　刘成颖，谭锋，王立平，等. 面向机床整机动态性能的立柱结构优化设计研究［J］. 机械工程学报，2016，52（3）：161-168.［5］　HUANG D，LEE J J. On obtaining machine tool stiffness by CAE techniques［J］. International Journal of Machine Tools and Manufacture，2001，41（8）：1149-1163. ［6］　于长亮，张辉，王仁彻，等. 机床整机动刚度薄弱环节辨识与优化方法研究［J］. 机械工程报，2013，49（21）：11-17.［7］　张兴朝，徐燕申. 机床龙门式立柱结构参数化动态优选设计［J］. 吉林工业大学学报（自然科学版），2001，8：5-9. ［8］　张学铃，徐燕申，钟伟泓. 基于有限元分析的数控机床床身结构动态优化设计方法研究［J］. 机械强度，2005，27（3）：353-357. ［9］　付亚兰，谢素名. 基于HyperMesh的结构有限元建模技术［M］. 北京：中国水利水电出版社，2015.［10］　黄忠文，王培. 塔式起重机臂的结构分析［J］. 武汉工程大学学报，2014，36（6）：68-69. ［11］　陈家芳. 实用机械工人切削手册［M］. 南京：江苏科学技术出版社，2007：468-485. ［12］　陈生华. 数控高速铣齿机床结构有限元分析及优化设计［D］. 南京：南京工业大学，2005. ［13］　冯庆欢. 基于灵敏度分析的桥式起重机箱梁结构动态优化设计［D］. 太原：中北大学，2017. ［14］　陈冉，毕岩. 基于有限元分析的卧式加工中心立柱优化设计［J］. 智能制造，2018，2（3）：46-48. ［15］　王永菲，王成国. 响应面法的理论与应用［J］. 中央民族大学学报，2005，14（3）：236-240.

相似文献/References:

[1]孙庆新,陈旭勇*,杨冬波.刚构连续弯板桥空间有限元分析[J].武汉工程大学学报,2009,(05):41.
　SUN Qing xin,CHEN Xu yong,YANG Dong bo.Spatial finite element analysis of reinforced concrete continuous rigidframe curved slab bridges[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2009,(05):41.
[2]胡显燕,陈玮,邓娟,等.大尺度楼盖温度效应分析[J].武汉工程大学学报,2008,(03):44.
　HU Xian yan,CHEN Wei,DENG Juan,et al.Temperature response analysis for largearea slab[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2008,(05):44.
[3]舒安庆,王,魏化中.含腐蚀缺陷燃气管道极限载荷的有限元分析[J].武汉工程大学学报,2008,(02):102.
　SHU An qing,WANG Wei,WEI Hua zhong.Element analysis on limit load of corroded fuel gas pipelines[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2008,(05):102.
[4]肖瑶,郑贤中,周宁波.卫星天线锅盖冲压成形模拟与优化[J].武汉工程大学学报,2011,(09):96.
　XIAO Yao,ZHENG Xianzhong,ZHOU Ningbo.Stamping simulation and optimization of satellite antenna pot[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2011,(05):96.
[5]舒安庆,肖普,丁克勤,等.起重机双钩危险区域强度可靠性分析[J].武汉工程大学学报,2012,(7):45.[doi:103969/jissn16742869201207010]
　SHU An qing,XIAO Pu,DING Ke qin,et al.Assessment of strength reliability for crane double hook based on finite element analysis[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2012,(05):45.[doi:103969/jissn16742869201207010]
[6]张恒星.液化器异形偏心锥有限元应力分析[J].武汉工程大学学报,2012,(8):75.[doi:103969/jissn16742869201208019]
　ZHANG Heng xing.Finite element analysis of devolatilizer abnormity eccentric cone[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2012,(05):75.[doi:103969/jissn16742869201208019]
[7]刘万朋,施哲雄,何荣娥,等.塔设备连接法兰的校核方法研究及应用[J].武汉工程大学学报,2012,(11):73.[doi:103969/jissn16742869201211016]
　LIU Wan peng,SHI Zhe xiong,HE Rong e,et al.Study and application on checking method of tower equipment connecting flanges[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2012,(05):73.[doi:103969/jissn16742869201211016]
[8]何家胜,魏卫,朱晓明,等.含裂纹法兰接管的应力强度因子数值计算[J].武汉工程大学学报,2012,(12):50.[doi:103969/jissn16742869201212012]
　HE Jia sheng,WEI Wei,ZHU Xiao ming,et al.Numerical analysis of stress intensity factor of cracked nozzle flange[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2012,(05):50.[doi:103969/jissn16742869201212012]
[9]何家胜,李超,朱晓明,等.氢腐蚀分层对换热器筒体承载能力的影响[J].武汉工程大学学报,2013,(02):74.[doi:103969/jissn16742869201302016]
　HE jia sheng,LI chao,ZHU xiao ming,et al.Influence of bearing capacity of heat exchanger shell caused by hydrogen corrosion delaminating crack[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2013,(05):74.[doi:103969/jissn16742869201302016]
[10]丁克勤,刘关四,魏化中,等.快开式压力容器异型密封圈有限元分析[J].武汉工程大学学报,2013,(08):52.[doi:103969/jissn16742869201308010]
　DING Ke\|qin LIU Guan\|si WEI hua\|zhong,SHU An\|qing.Finite element analysis of special\|shaped sealing ring on quick actuating pressure vessel[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2013,(05):52.[doi:103969/jissn16742869201308010]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2018-05-04基金项目：国家自然科学基金面上项目（51375186）；湖北省教育厅科研项目（D20161506） 作者简介：方　浩，硕士研究生。E-mail：[email protected]*通讯作者：王彦伟，博士，教授。E-mail： [email protected]引文格式：方浩，王彦伟. 基于动态灵敏度的加工中心立柱优化设计研究［J］. 武汉工程大学学报，2018，40（5）：569-574.
更新日期/Last Update: 2018-10-23