針對加工中心工作過程中變載荷銑削力對床身結(jié)構(gòu)性能的影響問題,對加工中心床身的材料密度分布以及構(gòu)成床身的基本結(jié)構(gòu)單元尺寸進(jìn)行了研究。提出了以床身低階固有頻率和最小柔度為目標(biāo),體積分?jǐn)?shù)為約束條件的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方法;采用折中規(guī)劃法結(jié)合平均頻率法,構(gòu)建了變載荷銑削力影響下的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型;依據(jù)變密度法拓?fù)鋬?yōu)化指導(dǎo)的材料去除方案,獲得了加工中心床身的最佳結(jié)構(gòu)布局;同時結(jié)合經(jīng)過優(yōu)化的拉丁超立方采樣,構(gòu)造了單元標(biāo)準(zhǔn)二階響應(yīng)面,使用多目標(biāo)遺傳算法對床身進(jìn)行了多目標(biāo)尺寸優(yōu)化。研究結(jié)果表明:優(yōu)化后床身固有頻率增加16.9%,床身質(zhì)量減少17.4%,最大變形量降低14.4%,最大應(yīng)力降低18.8%;該優(yōu)化方案使加工中心床身的結(jié)構(gòu)布局更加合理,實現(xiàn)了輕量化設(shè)計。 

【文章來源】：機(jī)電工程. 2020年09期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

變載荷銑削力分力及其傳遞路徑

加工中心銑削加工時,按照工作臺的不同位置來劃分加工中心的不同工況,如圖2所示。圖2中,工況一:工作臺位于導(dǎo)軌的左端的極限位置;工況二:工作臺位于導(dǎo)軌中間位置;工況三:工作臺位于導(dǎo)軌右側(cè)極限位置。

床身的三維模型和有限元模型如圖3所示。圖3中,床身的材料為HT200,彈性模量為148 GPa,泊松比為0.26,密度為7 200 kg/m3,床身質(zhì)量為993.7 kg;床身長1 968 mm,寬1 290 mm,高456 mm,壁厚16 mm;床身內(nèi)部設(shè)計有不同位置的加強(qiáng)筋厚度為16 mm,筋板與外壁均設(shè)計有出砂孔。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多功能智能輪椅背部支起機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J]. 邢坤,程武山.  輕工機(jī)械. 2019(05)
[2]不確定因素影響下的機(jī)床支承件多目標(biāo)穩(wěn)健性設(shè)計[J]. 馬雅麗,徐濤,錢峰.  計算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2017(03)
[3]60MN力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)承壓板結(jié)構(gòu)多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化研究[J]. 崔爭爭,楊曉翔.  機(jī)電工程. 2016(09)
[4]基于Epsilon算法加速的導(dǎo)重法拓?fù)鋬?yōu)化求解研究[J]. 張昆鵬,吳曉明.  機(jī)電工程. 2016(05)
[5]基于瞬時銑削力的球頭銑刀銑削力系數(shù)辨識[J]. 黎柏春,王振宇,王國勛,王宛山.  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(05)
[6]基于SIMP理論的衡器載荷測量儀懸臂梁拓?fù)鋬?yōu)化研究[J]. 陳垂福,藍(lán)雙,楊曉翔,梁偉,韋鐵平,姚進(jìn)輝.  機(jī)電工程. 2016(04)
[7]拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)控車削中心床鞍輕量化設(shè)計[J]. 馬雅麗,趙二鑫,趙宏安,孫守林.  機(jī)械設(shè)計與研究. 2011(03)
[8]基于靈敏度分析的機(jī)床輕量化設(shè)計[J]. 郭壘,張輝,葉佩青,段廣洪.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(06)
[9]基于響應(yīng)面法的立式加工中心動靜態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化[J]. 姜衡,管貽生,邱志成,張憲民,陳忠,許冠.  機(jī)械工程學(xué)報. 2011(11)
[10]基于拓?fù)鋬?yōu)化的機(jī)床立柱筋板改進(jìn)[J]. 饒柳生,侯亮,潘勇軍.  機(jī)械設(shè)計與研究. 2010(01)

博士論文
[1]五軸機(jī)床誤差的銑削加工測量方法[D]. 胡維鑫.浙江大學(xué) 2018



本文編號：2928666