一种基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕及其优化设计方法技术

本发明专利技术提供了一种基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕及其优化设计方法，属于龙门加工中心技术领域，包括如下步骤：步骤S1：建立滑枕模型，进行典型工况的动力学分析；步骤S2：确定滑枕的优化区域；步骤S3：定义滑枕的优化区域单元密度为优化变量；步骤S4：根据优化结果设计滑枕结构，并进行尺寸优化和结构检验，若检验合格，则进入下一个步骤，若检验不合格，则回到所述步骤S2；步骤S5：进行尺寸优化，并确定最优结构。本发明专利技术能够有效提高滑枕结构刚度，使主轴箱工作更加稳定。同时，可以提高材料的利用率，有效减小滑枕的体积和重量，达到轻量化的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕及其优化设计方法
本专利技术涉及龙门加工中心
，具体而言，涉及一种基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕及其优化设计方法。
技术介绍
近年来汽车、飞机、IT、模具等行业的迅速发展，对加工中心的需求越来越旺盛，尤其是对高档加工中心的需求。我国的机床行业己经形成了一定的规模，近些年一直在高速地发展，但机床的性能不能满足高新技术和国防工业领域、重大装备领域及国民经济支柱领域的发展要求，比如在机床的加工精度方面和机床的加工效率等方面还需要有很大的提高。在机床零部件的结构设计方面，国内设计者主要依靠经验设计或类比设计。设计过程比较粗糙，没有经过详细的计算和分析，而是在零件制造出样件来之后再通过实验验证是否满足要求。若不满足要求则需要修改，修改之后再制造样件。如此反复的过程严重影响了设计效率，不能满足机床行业快速发展的需求。而且设计过程中，由于理论依据不足，设计出来的零件结构不尽合理，材料浪费严重，结构笨重。对于机床上运动的零件而言，需要不断地进行加减速运动，笨重的零件结构严重影响了机床的加速性能，进而影响了机床的加工效率。因此在机床零件的结构设计过程中需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：建立滑枕模型，进行典型工况的动力学分析，获得滑枕的变形和弱点；步骤S2：确定滑枕的优化区域；步骤S3：定义滑枕的优化区域单元密度为优化变量，以优化区域的体积为优化目标，以结构变形量为优化约束，基于变密度法实现滑枕结构的拓扑优化；步骤S4：根据优化结果设计滑枕结构，并进行尺寸优化和结构检验，若检验合格，则进入下一个步骤，若检验不合格，则回到所述步骤S2；步骤S5：进行尺寸优化，并确定最优结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：建立滑枕模型，进行典型工况的动力学分析，获得滑枕的变形和弱点；步骤S2：确定滑枕的优化区域；步骤S3：定义滑枕的优化区域单元密度为优化变量，以优化区域的体积为优化目标，以结构变形量为优化约束，基于变密度法实现滑枕结构的拓扑优化；步骤S4：根据优化结果设计滑枕结构，并进行尺寸优化和结构检验，若检验合格，则进入下一个步骤，若检验不合格，则回到所述步骤S2；步骤S5：进行尺寸优化，并确定最优结构。2.根据权利要求1所述的基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中，动力学分析包括动态动力学和静态动力学。3.根据权利要求1所述的基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中，建立的模型为有限元模型，且在建立模型之前，可以对龙门加工中心进行多体动力学分析，以获得滑枕的边界条件。4.根据权利要求1所述的基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用多体动力学软件对龙门加工中心立柱、横梁、滑枕及主轴箱主要部件进行仿真模拟，获取滑枕在典型工况下的载荷，并将载荷作为滑枕进行有限元分析和拓扑优化的边界条件。5.根据权利要求1所述的基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在建立滑枕有限元模型时，需要对模型进行简化，去除模型中不必要的结构，整个模型采用均匀化网格，网格大小要能完全体现模型特征。6.根据权利要求1所述的基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S2中，设计优化区域时需要结合实际装...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，吴智恒，郭伟科，毛璐瑶，黄栋，梁澜之，
申请(专利权)人：广东省智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44