激光切割机床结构的数学建模和优化设计

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激光技术与机床技术的结合,是二十一世纪制造技术的发展方向之一,是制造企业的对于制造技术的需要,因此激光技术和机床技术的结合,有助于促进激光应用的研究发展,可以实现激光技术在工业生产中的应用。利用机床技术,包括机床技术和激光技术的结合,可以实现激光技术在快速切割,快速加工的钣金制造领域取得经济效益,切割精度提高,加工周期缩短,生产率成倍的提高,钣金制造企业将会迎来新的发展机遇。  本文以激光切割机床为例对影响机床静态,动态性能的因素进行了研究。首先建立机床的CAD模型,然后进行有限元的仿真分析和计算,对其进行静态特性分析和动态特性分析。通过有限元的仿真分析,找出机床和机床部件的设计缺点,通过改变机床部件的筋板结构和制作工艺,提高机床的力学性能,提高机床的固有频率,增加机床阻尼,提高机床的抗振动能力。论文对于机床部件,提出了几种设计方案并对新的设计方案进行了有限元的仿真分析,以机床结构的力学性能和固有频率作为机床的最后的优化目标,总结出科学的结构优化参数,提出机床结构的优化设计的方法,并对优化设计的方法进行理论的分析和有限元的仿真以及机床应用的验证。  论文创新主要有在下面几项:  1.建立机床的CAD模型,采用静态优化和动态优化相结合的方法对机床和机床部件的优化设计。  2.在切割桥结构的优化设计中,在传统箱式设计方法提出了多折边的新型箱式结构,并改变筋板的数量,提高了切割桥的静态力学性能,提高了动态固有频率,从而提高了切割桥结构的抵抗振动的能力。  3.在切割架设计中,考虑重量与激光机床性能的关系,通过改变筋板之间的位置,来改变切割架受力点和固定点之间的力的分布之间关系,增加切割架的刚性。  4.机床整体结构的优化设计,提高激光机床的性能
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