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随着有限元技术的发展与推广,有限元分析得到了越来越多的应用。有限元分析为产品设计提供了有力的参考,缩短了新产品开发的周期,降低了新产品开发的成本,降低了废品出现的机率。因此,对新产品进行有限元分析,是新产品开发的重要而且有必要的步骤。
铸铁、钢等原材料价格的上涨,导致钻床的生产成本提高,而激烈的市场竞争对钻床又提出了更高的要求,因此,对钻床结构进行优化,减少钻床原材料的消耗,是非常有必要的。
本文对23025×10B型摇臂钻床进行有限元分析与优化,主要目的是保证该型号的钻床在满足强度、刚度和精度要求的前提下,优化摇臂钻床的结构,减少原材料的消耗,从而降低该钻床的成本。具体工作如下:
●使用SolidEdge对钻床的底座、内柱、外柱、摇臂和其它一些零部件进行实体建模,并将这些零件装配起来,在ABAQUS中对钻床整体进行静力分析,检查各个零件的应力和应变,得出钻床的静态精度;根据计算结果,提出修改方案,并对修改后的方案进行校核;
●利用ABAous计算改型前后的钻床整体的模态,提取前15阶固有模态,并将模态的频率与钻床的转速相比较,检查钻床的转速是否会引起共振;进行谐响应分析,分析钻床在不同频率激励下的响应;对摇臂也进行了模态分析和谐响应分析;
●使用OptiStruct对钻床底座进行拓扑优化,在满足最大位移约束和一阶模态约束的前提下,优化了底座加强筋的布置,减少了材料的消耗;
●编写基于Python的ABAous脚本,验证了单元尺寸的合理性。