CAD/CAE系統(tǒng)在數(shù)控多用途機床中的應(yīng)用

通常，多功能機床由一個固定部件和多個移動部件組成，并相互連接。機床的靜態(tài)和動態(tài)彈性變形，熱變形，壓力分布和移動接頭的磨損影響著機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此，本文在計算機輔助設(shè)計和工程系統(tǒng)（CAD/CAE系統(tǒng)）和有限元方法的基礎(chǔ)上開發(fā)了早期機床配置的靜態(tài)分析方法。

通過結(jié)合有限元法的CAE軟件，可以及時準(zhǔn)確地評估特定機床配置的承載能力。第一階段和第二階段，在了解有限元方法后，在SolidWorks CAD系統(tǒng)中創(chuàng)建機床配置的三維模型，在這兩個階段，除了確定構(gòu)型的幾何參數(shù)之外，還規(guī)定了材料的機械性能。在第三，第四，第五階段，需要考慮施加在機床系統(tǒng)上的力。力的施加必須考慮到機床的實際操作條件。力的數(shù)量必須足以確保構(gòu)建運動學(xué)不變的模型。創(chuàng)建具有最大數(shù)量常規(guī)有限元網(wǎng)格的區(qū)域。在第六階段，創(chuàng)建計算方案，并制定機床配置模型的網(wǎng)格。靜態(tài)問題的有限元方程的最終系統(tǒng)由具有對稱正定系數(shù)矩陣的線性代數(shù)方程組成，通常為帶結(jié)構(gòu)。我們可以區(qū)分解決這個系統(tǒng)的兩類方法：直接稀疏法和迭代法。在第七階段，對結(jié)果進(jìn)行分析，并計算出數(shù)據(jù)集。在第八階段，確定構(gòu)型因素優(yōu)化的方向，以改善靜態(tài)分析的結(jié)果。

實驗結(jié)果表明，通過對改進(jìn)的機床結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元靜態(tài)分析，強度為1.52E+08N/mm2，總靜態(tài)位移（URES）的公差為2.3E-04m。

刊名：Russian Engineering Research（英）

刊期：2017年第4期

作者：P.V.Vinogradov

編譯：野晨晨