大型曲轴车床床身的优化方法技术

本发明专利技术涉及一种大型曲轴车床床身的优化方法：在三维高端软件ＰＲＯ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ中进行精密三维几何建模，并在其子模块ＰＲＯ／ＭＥＣＨＡＮＩＣＡ中进行物理特性，载荷与边界条件的设定。ＰＲＯ／ＭＥＣＨＡＮＩＣＡ中的物理模型是从ＰＲＯ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ直接导入而成，并且之间为动态无缝链接，优化过程中几何模型的改变可以直接反应在物理模型中，这样大大节省了优化时间。网格划分是ＰＲＯ／ＭＥＣＨＡＮＩＣＡ中自动生成，敏感区域可以进行手工细化。进行有限元计算，找到薄弱环节，并进行优化，最终得到优化解。本方法能减少优化时间，得到精确的结果，可广泛应用在大型曲轴车床床身的优化设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用三维软件进行车床床身优化方法。
技术介绍
随着工业的不断发展，车床向高精尖的方向发展。床身是机床 的基本，床身性能的好坏直接影响机床的精度，国外机床产业有着悠 久的历史，在实际生产中取得了大量的实践经验和实验数据。而我国 机床产业起步晚、起点低，没有国外发达国家经过百年的经验。所以 在开发和改进机床床身时总是遇到问题，解决这些问题先前只能通过 自己做大量的实验或者直接购买国外技术，耗费大量的人力财力。而 大型船用曲轴车床对床身的要求更高。所以，需要一种大型曲轴车床床身的优化方法是必要的。PRO/ENGINEER以及其子模块 PRO/MECHANICA是有限元建模和分析的高端软件，它们之间存在 着动态无缝链接，在几何模型中的修改可以直接反应在物理模型中， 能够縮短优化时间。
技术实现思路
本专利技术是要解决目前大型机床床身设计和改进中耗费大量的人 力物力而又不是十分准确的问题，而提供一种准确、易于优化处理、 大大节省设计和改进时间的。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是 一种，具体步骤如下(1) 建立三维几何模型使用PRO/ENGINEER进行曲轴车床床身及头架三维几何参数化 建模，并对模型进行组装；(2) 载荷，边界条件与物理特性的设定进入PRO/ENGINEER子模块PR0/MECHANICA，设置力、扭矩、材 料特性、边界条件；(3) 网格划分采用PR0/MECHANICA自动网格划分，在计算敏感区域用手动细化；(4) 有限元求解采用PR0/MECHANICA的P法进行有限元求解计算；(5) 找到薄弱环节并修改提取应力、应变和位移的有限元计算结果，寻找影响床身的元 素，并进行优化；(6) 选定最优结果 根据实际情况选择对优化效果评定的标准，并进行筛选最优结果。本专利技术的有益效果是运用了有限元建模和分析高端软件 PR0/ENGINEER以及其子模块PR0/MECHANICA，对大型车床床身进行优化解析，最终可以方便快捷的得到最优化结果，节省大量的时间，并 能得到精确的结果。附图说明图l是大型曲轴车床床身优化步骤框图2是大型曲轴车床床身及头架模型图3是床身模型图4是整体最大变形结果图5是床身部分变形比例放大结果图6是优化后床身部分变形比例放大结果图7是最终得到最优结果的床身部分变形结果图。具体实施方案现结合附图对本本专利技术的优化解析方法做进一步的说明。 本专利技术的，具体步骤(如图l):1. 使用PRO/ENGINEER进行三维几何建模使用PRO/ENGINEER进行精密几何建模，并对模型进行组装。如 图2和3所示。2. 进入PRO/ENGINEER子模块PR0/MECHANICA，施加约束载荷 从PRO/ENGINEER进入PRO/MECHANICA，从几何模型转到物理模型， 它们之间是无缝动态链接，几何模型上的改动直接反应在物理模型 中，而其它设定不变。根据实际情况对模型施加材料，本例中施加重力。3. 在PRO/MECHANICA中进行网格划分和网格的简化 PRO/MECHANICA是PRO/ENGINEER的子模块，它们之间的对接是无缝的，不会因几何模型向物理模型导入而出现任何误差。网格划分 为自动划分，而在敏感区域可以进行手动细化。本例网格图如图4。4. 有限元求解计算PR0/MECHANICA在进行有限元计算时采用P法处理单元格，相 比其它的有限元软件计算时间縮短，但精度并没有降低。获得结果如 图5禾口6。5. 找到薄弱环节进行优化处理本例中是船用大型曲轴车床的床身，优化效果评定标准选定为最 大变形值的大小和质量的变化。优化结果如图7。最终最大变形减小 了 43. 9%，而重量只增加了 5. 17%。权利要求1.一种，具体步骤如下(1)建立三维几何模型使用PRO/ENGINEER进行曲轴车床床身及头架三维几何参数化建模，并对模型进行组装；(2)载荷，边界条件与物理特性的设定进入PRO/ENGINEER子模块PRO/MECHANICA，设置力、扭矩、材料特性、边界条件；(3)网格划分采用PRO/MECHANICA自动网格划分，在计算敏感区域用手动细化；(4)有限元求解采用PRO/MECHANICA的P法进行有限元求解计算；(5)找到薄弱环节并修改提取应力、应变和位移的有限元计算结果，寻找影响床身的元素，并进行优化；(6)选定最优结果根据实际情况选择对优化效果评定的标准，并进行筛选最优结果。全文摘要本专利技术涉及一种在三维高端软件PRO/ENGINEER中进行精密三维几何建模，并在其子模块PRO/MECHANICA中进行物理特性，载荷与边界条件的设定。PRO/MECHANICA中的物理模型是从PRO/ENGINEER直接导入而成，并且之间为动态无缝链接，优化过程中几何模型的改变可以直接反应在物理模型中，这样大大节省了优化时间。网格划分是PRO/MECHANICA中自动生成，敏感区域可以进行手工细化。进行有限元计算，找到薄弱环节，并进行优化，最终得到优化解。本方法能减少优化时间，得到精确的结果，可广泛应用在大型曲轴车床床身的优化设计。文档编号G06F17/50GK101576938SQ200910047170公开日2009年11月11日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日专利技术者周鹤群, 张立平, 汪中厚, 谢云波 申请人:上海理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型曲轴车床床身的优化方法，具体步骤如下：　（１）建立三维几何模型　使用ＰＲＯ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ进行曲轴车床床身及头架三维几何参数化建模，并对模型进行组装；　（２）载荷，边界条件与物理特性的设定　进入ＰＲＯ／ＥＮ ＧＩＮＥＥＲ子模块ＰＲＯ／ＭＥＣＨＡＮＩＣＡ，设置力、扭矩、材料特性、边界条件；　（３）网格划分　采用ＰＲＯ／ＭＥＣＨＡＮＩＣＡ自动网格划分，在计算敏感区域用手动细化；　（４）有限元求解　采用ＰＲＯ／ＭＥＣＨＡＮＩＣ Ａ的Ｐ法进行有限元求解计算；　（５）找到薄弱环节并修改　提取应力、应变和位移的有限元计算结果，寻找影响床身的元素，并进行优化；　（６）选定最优结果　根据实际情况选择对优化效果评定的标准，并进行筛选最优结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪中厚，周鹤群，谢云波，张立平，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]