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基于拓撲優化的龍門銑床立柱輕量化設計

　　立柱結構是加工中心的主要組成部分，其剛度性能直接影響到加工中心的加工精度。立柱主要是對橫梁和主軸箱起到支撐作用，滿足主軸的 Z 向運動。目前普遍采用雙立柱框架結構設計形式，大中型的移動立柱固定于滑座上。立柱是連接床身與主軸、刀庫的重要部件，其設計必須得到重視。本文在 HyperMesh 中建立了GSLM3308 龍門銑床的立柱結構有限元模型，使用 OptiStruct 軟件對立柱進行了拓撲優化，根據優化結果確定外部和內板加強肋合理布局，提高立柱性能的同時實現輕量化設計。

1 拓撲優化

　　拓撲優化是一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區域內對材料分布進行優化的數學方法。與傳統的優化設計不同的是，拓撲優化不需要給出參數和優化變量的定義，目標函數、狀態變量和設計變量都是預定義好的，用戶只需要給出結構參數（材料特性、模型、載荷等）和要省去的材料百分比。拓撲優化的目標是在滿足結構約束的情況下減少結構的變形能，相當于提高結構的剛度。

　　拓撲優化的研究領域主要分為連續體拓撲優化和離散結構拓撲優化。連續體拓撲優化是把優化空間的材料離散成有限個單元（殼單元或者體單元），離散結構拓撲優化是在設計空間內建立一個由有限個梁單元組成的基結構，

質量為 3.38 t，頂部最大的變形為 0.84 mm，變形比較大，表明立柱剛度不足，需要對其進行結構優化，使剛度提高、重量減輕。

然后根據算法確定設計空間內單元的去留，保留下來的單元即構成最終的拓撲方案，從而實現拓撲優化。

　　目前，拓撲優化在機床的結構設計中已經得到廣泛應用[1-5]。本文采用拓撲優化法對加工中心的立柱進行優化設計。

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總結

小水電由于其自身的優點在我國經歷了快速發展的一段時間，當發展面臨生態環境保護問題的時候，應毫不猶豫地選擇全力發展綠色小水電。除了需要合理、科學地規劃小水電建設，加強各級監管力度，通過提高自身的技術研發能力更是關鍵的措施。從多方面的角度考慮，研發創新技術，改善河流水質，保護魚類不受傷害，大力發展綠色小水電，共同構建一個和諧的生態環境。

分類：龍門加工中心

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產品中心

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