申请/专利权人：廊坊第六九一六仪器厂

申请日：2024-01-11

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN117852188A

主分类号：G06F30/15

分类号：G06F30/15;G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14;G06F113/10

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.26#实质审查的生效;2024.04.09#公开

摘要：本发明提供一种轻量化拓扑结构惯组台体模型设计方法，包括依次布置的结构设计基础模型；对原始模型应力、应变数据分析；基于增材和减材制造原理进行结构优化；拓扑优化设计；判断是否满足优化目标；光顺处理；有限元分析；增材加工；后期工艺处理；减材加工，试验检测等步骤。本发明在创成式拓扑优化步骤之前进行基于增材和减材制造原理对结构设计基础中获得的符合要求的惯组台体进行结构优化，能够将惯组台体在实际加工过程的各连接结构、精密对接面以及固定结构进行工艺留量，考虑加工易变形位置及后期无需加工面的优化处理，有效保证了惯组台体的高精度、高稳定性的要求及轻量化设计要求，避免拓扑优化后的结构不利于增材和减材加工的要求。

主权项：1.一种轻量化拓扑结构惯组台体模型设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、结构设计基础模型；S11、对惯组台体进行原始模型设计，根据工况要求、零件装配尺寸、后序增、减材加工等要求，采用建模软件对零件结构进行优化设计；S12、材料选择，根据重量要求及工况要求选择所需较低密度的金属材料，且该金属材料需满足增材制造工艺要求；S2、对原始模型应力、应变数据分析，确定所述原始模型的固定结构、陀螺精密对接面以及加速度计精密对接面，根据工况条件定义载荷及边界约束条件，对所述陀螺精密对接面施加压力及重力加速度，并对所述固定结构进行固定约束，进行应力、变形分析，校核选择的材料是否满足设计要求，满足则执行步骤S3，不满足则返回执行步骤S1；S3、基于增材和减材制造原理对步骤S2中满足设计要求的所述原始模型进行结构优化；S31、将所述惯组台体上的第一连接结构和第二连接结构进行工艺工艺留量，所述第一连接结构用于安装陀螺仪，所述第二连接结构用于安装加速度计；S32、对步骤2中的陀螺精密对接面、加速度计精密对接面和固定结构进行工艺留量；S33、对于增材加工中存在的加工易变形，及后期无需减材加工的面进行优化；S4、对步骤S3中优化后的惯组台体进行拓扑优化设计；S41、将所述原始模型赋予步骤S2相同的材料属性、载荷及边界约束条件，设定优化目标；S42、将所述原始模型进行拓扑优化时的空间定义为设计空间，将工艺加工工艺留量及必要存在的结构，定义为拓扑优化后需存在的实体要求，获得所述惯组台体拓扑优化后的结构；S43、调节优化过程中材料分布的离散程度，进行材料分布率的调整；S44、将步骤S42获得的所述原始模型拓扑优化后的结构导入有限元分析软件，按照步骤S3中的材料、应力、应变是否满足设计要求进行受力分析，优化所述惯组台体的结构及边界条件；S5、根据步骤4中所获得的惯组台体判断是否满足优化目标，以及增材和减材加工要求，满足则执行步骤6，不满足则返回执行步骤3；S6、将步骤5中获得的所述惯组台体进行光顺处理，避免产生应力集中；S7、根据步骤2中的工况条件定义载荷及边界约束条件，使用有限元分析软件将步骤6获得的所述惯组台体进行结构受力分析；S8、将步骤7中获得的所述惯组台体的外形尺寸导入增材设备中，保留减材加工时的加工余量后，进行增材加工；S9、步骤8中获得的所述惯组台体的实体模型进行后期工艺处理；S10、将步骤9中获得的所述惯组台体的实体模型进行减材加工，获得符合轻量化要求的所述惯组台体；S11、对步骤10中所获得的所述惯组台体的实体模型进行试验检测。

全文数据：

权利要求：

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