基于有限元法的六轴法兰优化设计及金属3D打印实现

摘要

采用有限元软件ANSYS Workbench对某六轴工业机器人的末端铝合金联结法兰在保证其强度、刚度不变的情况下进行结构优化,并降低质量,减少体积70％,获得优化结构.再通过某3D金属打印设备实验获得合格的Al10MgSi铝合金试样,并用此工艺参数制备优化后的联结法兰.结果表明,利用有限元对联结法兰不同工况下的受力情况进行分析,并以此为条件约束,拓扑优化获得体积最小的新零件,再用3D打印技术制造结果,可有效的利用材料并提升设计可靠性,减低成本.两种技术的结合,大大地降低设计成本,是轻量化设计有效的手段.但利用有限元拓扑优化的结果直接进行3D打印时,表面质量受网格划分影响较大,六面体规则网格结果明显优于四面体网格.