床身作為車(chē)床的關(guān)鍵承載部件,其靜動(dòng)態(tài)性能直接影響著車(chē)床對(duì)工件的加工質(zhì)量。隨著車(chē)床轉(zhuǎn)速與加工精度的提高,對(duì)床身各方面性能均提出了更高的要求。研究表明,優(yōu)化床身結(jié)構(gòu)及其參數(shù)是改善車(chē)床整機(jī)性能的有效途徑之一。鑒于此,本文以某企業(yè)數(shù)控臥式車(chē)床為對(duì)象,開(kāi)展了面向床身靜動(dòng)態(tài)性能的研究工作。具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,分析了數(shù)控車(chē)床床身結(jié)構(gòu)特點(diǎn);探討了床身載荷的分布情況,建立了床身力學(xué)模型;借助ANSYS軟件,進(jìn)行了床身的靜力學(xué)和模態(tài)分析,提取了床身性能參數(shù),找出了床身結(jié)構(gòu)的薄弱部位。其次,總結(jié)了床身靜動(dòng)態(tài)性能改進(jìn)方法,并對(duì)床身薄弱部位進(jìn)行改進(jìn)。結(jié)果表明:改進(jìn)后的床身靜態(tài)變形減少了15.24%,一階模態(tài)頻率提高了3.43%,質(zhì)量卻增加了99.3Kg,即床身仍具有優(yōu)化空間,需對(duì)其進(jìn)行二次優(yōu)化;針對(duì)改進(jìn)后的床身,初步選定17個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)作為待優(yōu)化變量;基于Morris的靈敏度分析結(jié)果篩選出了13對(duì)床身各性能指標(biāo)影響較大的參數(shù);借助最優(yōu)拉丁超立方設(shè)計(jì)方法獲取了樣本信息。再次,分析了5種常用的近似模型參數(shù)選擇方法、精度影響因素,及其在MATLAB中的構(gòu)建方法,并提出將交叉驗(yàn)證、循環(huán)結(jié)構(gòu)以及遺傳算法用于模型參數(shù)的優(yōu)... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程

趙海鳴等人基于二階響應(yīng)面法，建立了機(jī)床底座質(zhì)量之間的數(shù)學(xué)模型，并利用 ANSYS Workbench 自帶的數(shù)組合[11]。述幾個(gè)方面對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)件的優(yōu)化研究均有涉及，起步密歇根大學(xué)的 Jiang 等人在有限元技術(shù)的基礎(chǔ)之上，結(jié)構(gòu)性能，并進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化[12]。衣阿華州立大學(xué)的 Y化當(dāng)中，縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間[13]。Kushnir 及其團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)、整機(jī)組合三個(gè)階段[14]。美國(guó)學(xué)者 Hull 與 Patric構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)[15]。Kore 等人通過(guò)研究竹子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)計(jì)[16]。Swami 等人采用結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化相結(jié)合的方法前后對(duì)比，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果的可行性[17]。術(shù)

在實(shí)際加工過(guò)程中，刀具與工件產(chǎn)生的載荷通過(guò)主軸箱、刀架、尾座等多個(gè)途徑經(jīng)身傳遞到地面。作為車(chē)床最大的支撐部件，床身性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)車(chē)床的加工量。本章主要從靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面對(duì)床身進(jìn)行分析，以便于了解床身的剛度、強(qiáng)度以抗振能力。因此，利用有限元軟件 ANSYS 對(duì)床身進(jìn)行靜力學(xué)、模態(tài)分析，進(jìn)而找出床結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)優(yōu)化工作提供依據(jù)。2.2 斜床身車(chē)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析本課題研究對(duì)象是江蘇某機(jī)床廠自行研發(fā)的斜床身臥式車(chē)床（模型裝配如圖 2.1（a所示）。該車(chē)床能夠進(jìn)行車(chē)削外圓、端面、切槽、切削螺紋等一系列工序，是一種萬(wàn)能用類數(shù)控車(chē)床。車(chē)床外形尺寸（長(zhǎng)寬高）為 3170mm×1180mm×1700mm。該車(chē)床可加工最大工件重量為 1000Kg，最大切削直徑為 Φ400mm，最大加工長(zhǎng)度為 960mm，主軸采兩支承結(jié)構(gòu)，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 2600rpm。刀架縱向進(jìn)給、橫向進(jìn)給由伺服電機(jī)和絲杠驅(qū)動(dòng)可穩(wěn)定達(dá)到 IT6 級(jí)精度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]窄長(zhǎng)鋁材構(gòu)件鋸銑復(fù)合加工設(shè)備靜動(dòng)態(tài)特性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 劉偉虔.山東大學(xué) 2016
[2]基于TOPSIS法的球形蝸桿砂輪磨齒機(jī)床身結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)計(jì)研究[D]. 許亞鋼.燕山大學(xué) 2016
[3]基于拓?fù)鋬?yōu)化的球形蝸桿砂輪磨齒機(jī)工作臺(tái)設(shè)計(jì)[D]. 趙浩明.燕山大學(xué) 2016
[4]數(shù)控車(chē)床主軸部件及支承件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究[D]. 趙云.東北大學(xué) 2015
[5]基于高維模型表示的近似建模及其采樣策略研究[D]. 黃志遠(yuǎn).華中科技大學(xué) 2014
[6]新型數(shù)控機(jī)床數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)靜態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 李樹(shù)宏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
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[8]精密臥式加工中心關(guān)鍵大件多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 云青.天津大學(xué) 2014
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[10]樹(shù)脂混凝土構(gòu)件的動(dòng)態(tài)特性研究及其在大型數(shù)控龍門(mén)式平面磨床上的應(yīng)用[D]. 段京虎.浙江工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3422354