【摘要】：隨著環(huán)境保護要求的不斷提高,綠色設(shè)計與制造將成為實現(xiàn)生態(tài)工業(yè)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。焊接件具有生產(chǎn)周期短、重量輕、成本低、所需設(shè)備簡單、改型快等優(yōu)點,目前在某些情況下,機床綠色設(shè)計時已逐步采用焊接件替代鑄造件。溜板作為連接立柱和橫梁的關(guān)鍵部件,其性能對機床的整機性能影響很大,本文以五軸龍門加工中心的溜板為研究對象,分析對比焊接件與鑄造件的靜動態(tài)特性,并建立機床綠色設(shè)計評價模型,對五軸龍門加工中心采用焊接件和鑄造件的兩種設(shè)計方案分別進行綜合評價。并以T形焊接板為研究對象,分析焊接順序?qū)附訜嶙冃魏蜌堄鄳?yīng)力的影響。通過對比分析結(jié)果,獲得了最優(yōu)的焊接順序。最后,將焊接件的研究應(yīng)用到機床綠色設(shè)計平臺中。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)以五軸龍門加工中心溜板為研究對象,提出用焊接件替代鑄造件。對焊接溜板和鑄造溜板分別進行了靜動態(tài)特性分析,并通過模態(tài)試驗驗證了溜板有限元模型的合理性。通過對比兩種溜板的分析結(jié)果,得出了焊接溜板的低階固有頻率相對于鑄造溜板有了顯著提高,第一階固有頻率提高了 149%,而焊接溜板的最大變形量相對于鑄造溜板減小了 76.8%。因此,對于單件而言,五軸龍門加工中心中焊接件的靜動態(tài)性能優(yōu)于鑄造件。通過對比焊接溜板替換前后整機的靜動態(tài)特性分析結(jié)果,得出了焊接溜板替換后整機性能有一定程度的提高。并基于上述分析,總結(jié)出五軸龍門加工中心的焊接件替代鑄造件的適用范圍以及所需滿足的替代條件。(2)為了全面評價機床的設(shè)計方案,本文建立了包括性能、成本、時間以及資源環(huán)境的機床綠色設(shè)計評價指標體系,提出了一種基于模糊可拓層次分析法的機床綠色設(shè)計綜合評價方法,解決了傳統(tǒng)層次分析法在主觀判斷模糊性問題及判斷矩陣一致性檢驗方面的不足。通過對比焊接件設(shè)計方案和鑄造件設(shè)計方案的綜合評價分數(shù),得出五軸龍門加工中心設(shè)計時采用焊接設(shè)計方案更優(yōu)。(3)針對焊接過程中常見的焊接變形和殘余應(yīng)力問題,以T形焊接板為研究對象,建立了溫度場和應(yīng)力場的有限元分析模型,采用間接耦合法模擬計算出實際焊接過程中的溫度場和應(yīng)力場。針對T形板的焊縫特點,將熱源作為焊縫單元內(nèi)部生熱處理,以生熱率的形式施加載荷,同時運用生死單元法模擬焊縫的生成過程。提出了三種不同的焊接順序方案,通過對焊接溫度場和應(yīng)力場進行仿真分析,研究焊接順序?qū)附幼冃魏蜌堄鄳?yīng)力的影響。通過對比三種焊接順序?qū)?yīng)的焊接最大變形和殘余應(yīng)力,得出對稱焊為T形板的最優(yōu)焊接順序。(4)為了實現(xiàn)機床綠色設(shè)計的數(shù)字化與智能化,本文建立了機床綠色設(shè)計開發(fā)平臺。通過對機床綠色設(shè)計過程的需求分析,平臺設(shè)計了五大功能模塊,分別是用戶管理、零件查詢、焊接工藝優(yōu)化、CAE分析以及機床綠色設(shè)計綜合評價等模塊,并建立了支撐平臺運行的數(shù)據(jù)庫。該平臺的開發(fā)有助于設(shè)計人員利用現(xiàn)有設(shè)計信息,更快速地完成機床新產(chǎn)品的開發(fā),有效提高企業(yè)的市場競爭力。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659
【圖文】：

逡逑一個評價機床可再制造性的完整方法，包括了技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境三個方面，如圖１－２所示，逡逑并利用ＡＨＰ方法（層次分析法）決定了各個要素的權(quán)重。逡逑邐１邋拆卸逡逑邐邋清洗逡逑！邐，邋邐１檢測與分類｜逡逑——｜工件包｜１工件分類指標！邐—１技術(shù)可行性Ｊ－邐Ｉ零件修復(fù)－逡逑邐［＿！

本文編號：2728904