發(fā)布時(shí)間：2017-08-22 00:12

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜箱體精密復(fù)合鏜銑加工中心關(guān)鍵部件優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：精密智能復(fù)合式鏜銑加工中心是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備,在諸多領(lǐng)域均居于重要地位,特別是針對(duì)軍事裝備中復(fù)雜箱體類零件的加工。其制造精度和效率直接影響終端產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。而加工中心各關(guān)鍵功能部件又直接影響著其整體加工精度和效率。本文在國(guó)家863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目支持下。筆者綜合分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),通過(guò)對(duì)關(guān)鍵功能部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及誤差補(bǔ)償有效提升了鏜銑加工中心的加工精度及效率。以TX-1600G鏜銑加工中心鏜軸滑枕為研究對(duì)象。在各工況下對(duì)其進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析,為后續(xù)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)�；赟IMP法并結(jié)合折衷規(guī)劃法和功效函數(shù)法,以應(yīng)變能和模態(tài)特征值為綜合目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)響應(yīng),結(jié)構(gòu)體積分?jǐn)?shù)和幾何尺寸為主要約束條件,并綜合考慮制造工藝性等因素,進(jìn)行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上通過(guò)有限元分析,選用雙X形附加筋板方案進(jìn)一步加強(qiáng)滑枕抗變形能力。經(jīng)對(duì)比分析,滑枕新結(jié)構(gòu)較原結(jié)構(gòu)形變大幅減小、最低固有頻率顯著增加、自重減輕,有效提高了鏜削加工精度和效率且降低了材料成本。以拓?fù)鋬?yōu)化后的滑枕新結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,以最小化滑枕各節(jié)點(diǎn)應(yīng)變能密度最大值為優(yōu)化目標(biāo),體積分?jǐn)?shù)為約束條件,完成了旨在改善鏜軸滑枕應(yīng)力分布,增加材料利用率,減小應(yīng)力集中,提高加工精度長(zhǎng)期可靠性的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì),并達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。為進(jìn)一步提高加工中心鏜削加工精度,本文采取“液壓—拉桿”補(bǔ)償法降低滑枕?yè)锨冃握`差。通過(guò)有限元分析獲得滑枕?yè)锨冃我?guī)律,根據(jù)相關(guān)理論算出補(bǔ)償力初算值,應(yīng)用有限元技術(shù)及最小二乘法,最終擬合得補(bǔ)償力與滑枕行程曲線。經(jīng)分析表明“液壓—拉桿”補(bǔ)償法可有效進(jìn)一步降低鏜削加工誤差。以鏜銑加工中心主軸滑臺(tái)為研究對(duì)象,基于變密度法,以應(yīng)變能和模態(tài)特征值為優(yōu)化目標(biāo),結(jié)構(gòu)體積為主要約束條件,并綜合考慮制造工藝等其它因素,完成了旨在提高加工中心加工精度和效率的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。最后,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：鏜銑加工中心 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 靜態(tài)特性分析 模態(tài)分析 誤差補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題的來(lái)源與背景12-14
• 1.1.1 課題的來(lái)源12
• 1.1.2 課題的研究背景12-14
• 1.2 課題研究的意義14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外機(jī)床主要功能部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)14-18
• 1.3.2 加工中心滑枕誤差補(bǔ)償18
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容18-19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 第2章 鏜軸滑枕靜動(dòng)態(tài)特性分析20-39
• 2.1 鏜削力計(jì)算21-23
• 2.1.1 粗鏜鏜削力計(jì)算21-22
• 2.1.2 半精鏜的切削力計(jì)算22
• 2.1.3 關(guān)于鏜削力分析22-23
• 2.2 滑枕受力分析23
• 2.3 滑枕工作時(shí)理論變形計(jì)算23-27
• 2.4 鏜軸滑枕靜動(dòng)態(tài)特性分析27-38
• 2.4.1 滑枕有限元分析工況及載荷分析27-28
• 2.4.2 鏜軸滑枕有限元幾何模型建立28-29
• 2.4.3 滑枕有限元模型邊界條件29-30
• 2.4.4 滑枕有限元模型單元屬性及網(wǎng)格劃分30-32
• 2.4.5 鏜軸滑枕靜態(tài)特性分析32-35
• 2.4.6 鏜軸滑枕模態(tài)特性分析35-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 鏜軸滑枕多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)39-56
• 3.1 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型39-44
• 3.1.1 基于SIMP法的拓?fù)鋬?yōu)化40
• 3.1.2 靜力拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型40-42
• 3.1.3 動(dòng)力拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型42
• 3.1.4 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化方法及其數(shù)學(xué)模型42-44
• 3.2 鏜軸滑枕多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)44-47
• 3.2.1 鏜軸滑枕應(yīng)變能最小化單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化44-45
• 3.2.2 鏜軸滑枕固有頻率最大化單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化45-47
• 3.3 鏜軸滑枕筋板的選型47-52
• 3.3.1 鏜軸滑枕筋板性能及工況分析47-49
• 3.3.2 關(guān)于鏜軸滑枕筋板的有限元分析49-52
• 3.4 鏜軸滑枕新結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能分析52-54
• 3.4.1 鏜軸滑枕新結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)52
• 3.4.2 鏜軸滑枕優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)性能對(duì)比52-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第4章 鏜軸滑枕形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)56-65
• 4.1 鏜軸滑枕結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析57-60
• 4.1.1 滑枕結(jié)構(gòu)工況及受力分析57
• 4.1.2 滑枕結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析前處理57-59
• 4.1.3 滑枕結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析59-60
• 4.2 滑枕結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)60-64
• 4.2.1 形狀優(yōu)化模型60-61
• 4.2.2 形狀優(yōu)化原理61-62
• 4.2.3 鏜軸滑枕結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)62-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 第5章 鏜軸滑枕誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)65-73
• 5.1 補(bǔ)償原理65-69
• 5.1.1 配重補(bǔ)償方案65-66
• 5.1.2 拉桿結(jié)構(gòu)補(bǔ)償方案66-67
• 5.1.3 補(bǔ)償設(shè)計(jì)67-68
• 5.1.4 補(bǔ)償力確定68-69
• 5.2 補(bǔ)償裝置69-70
• 5.3 補(bǔ)償效果有限元驗(yàn)證及分析70-72
• 5.3.1 補(bǔ)償后撓曲變形70-71
• 5.3.2 拉桿補(bǔ)償力擬合曲線71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第6章 主軸滑臺(tái)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)73-89
• 6.1 滑臺(tái)所受載荷分析73-76
• 6.1.1 滑臺(tái)工作時(shí)銑削力計(jì)算74-76
• 6.1.2 滑臺(tái)工作時(shí)鏜削力計(jì)算76
• 6.1.3 關(guān)于鏜銑加工中心切削力分析76
• 6.2 主軸滑臺(tái)靜態(tài)特性分析76-81
• 6.2.1 主軸滑臺(tái)有限元幾何模型建立76-77
• 6.2.2 主軸滑臺(tái)的約束條件77-78
• 6.2.3 主軸滑臺(tái)的載荷條件78
• 6.2.4 主軸滑臺(tái)的典型工況78
• 6.2.5 滑枕有限元模型單元屬性及網(wǎng)格劃分78-80
• 6.2.6 主軸滑臺(tái)靜態(tài)特性分析80-81
• 6.3 主軸滑臺(tái)動(dòng)態(tài)特性分析81-82
• 6.4 主軸滑臺(tái)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)82-87
• 6.4.1 主軸滑臺(tái)多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型83-84
• 6.4.2 滑臺(tái)拓?fù)鋬?yōu)化84-85
• 6.4.3 主軸滑臺(tái)優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)性能對(duì)比85-87
• 6.5 本章小結(jié)87-89
• 結(jié)論89-91
• 參考文獻(xiàn)91-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果96-97
• 致謝97-98

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