ANSYS的车床床身结构优化设计(3)

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（3）绘制三维模型。

（4）依据模型分析，对床身进行结构优化。

（5）整理资料，进行毕业设计说明书书写。

此次研究的重要步骤：

收集部分的相关数据，测定部分零件之间的关系，依据现有的数据，利用Pro/E三维建模软件采用从整体到局部的方法，然后建立起床身的三维模型，并且通过ANSYS软件，导入到其优化模块中，最后依据优化目标进行优化。

1.3.2 研究的步骤与方法

把目前的各种可以完成结构优化的研究方法结合起来，我们可以看出，有限元方法是优化结构的最重要的途径，因为无论我们用什么方法去优化，最后都需要用ANSYS进行验证。

本文采用科学计算和实际经验相结合的方法。类比同类车床床身的结构，并依据有限元分析的数据，对该床身结构进行优化。

针对CA614O床身的具体特征制定了如下具体解决步骤:

（1）有限元模型的建立。本文对于车床及其部件模型的建立都是通过Pro/E来实现的，熟悉床身零件以及与其相接触的各零件的结构形式。在建模过程中，对模型进行必要的简化，螺纹、键槽均被忽略，同时也忽略了一些局部特征。

（2）对CA6140床身进行受力分析，建立计算模型。主要分析床鞍与床身之间的作用力。通过《制造与验收技术需求》计算各点力的大小和方向。依据床身应力分布结果，用Pro/E对床身中的部位进行尺寸校核计算。对应力比较薄弱的结构，同样需要加强尺寸校核计算。

（3）在优化后的床身的整体进行刚度校核。在进行刚度校核的同时也需要注意静力应变和固有频率等指标，分析优化后的模型和优化前有哪些不同点。

（4）依据机床的实际工作情况以及设计需求，确定最终的结构方案。

1.4 本章小结

（1）本章主要介绍了有限元分析和有限元结构优化的一些基本概念，有限元的发展现状以及有限元算法与结构优化相结合的研究方法，这些都是我们即将要进行的针对CA6410车床床身的优化而研究并调查的。

（2）本章也介绍了课题所要研究的主要任务即对CA6140车床床身进行优化并且在满足刚度要求的基础上尽量将少车床床身的体积。

第二章床身结构模型建立

要建立床身的三维模型，首先就要选取合适的三维建模软件。目前国内常用的三维建模软件主要有：生信国际有限公司推出的基于windows的机械设计软件Solid Works ，Siemens PLM Software公司研发的UG，Autodesk公司开发的AutoCAD以及美国参数技术公司研发的Pro/E。应用较为广泛且建模比较方便的主要是美国参数技术公司的Pro/E。因此，本文的建模软件采用的是美国参数公司研发的Pro/E软件，下面将主要介绍Pro/的相关特点。

2.1 Pro/E软件的概述

Pro/E由美国参数科技公司（PTC）开发，是一个综合性的三维产品开发软件。它集成了零件设计源`自*751~文·论^文`网[www.751com.cn、模具开发、数控生产、造型设计、自动测量等多种功能模块。在电子、机械、模具、工艺设计、汽车、航天等多个行业具有相当广泛的应用。是目前世界上应用最广的三维建模软件之一。Pro/E系统在生产的信息中完美的体现了设计模型的变化。我们可以利用其中的工具将开发的模型转化成数据文件，数控生产文件则是由这些数据文件产生的。Pro/NC生成的数控生产文件包括刀具清单、操作报告、中间模型、车床控制文件等[8]。

曲面建模、实体建模和特征建模是Pro /E建模技术的主要特点，Pro /E是完全应用特征技术发展起来的全参数化设计的CAD /CAM工程软件，在CAM造型方面它提供了诸多特征操作，例如倒角、旋转、切除、拔模、打孔、扫描等多种实体造型方式。另外，对于某些特殊的用户提供了多种很高级的造型方式，这样用户在设计各种复杂的模型的时候将会更加方便简易。因此总体来说Pro/E是非常优秀的工程软件之一。