大型龍門(mén)加工中心結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及快速仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā).pdf

1、大型龍門(mén)加工中心作為一種大型高檔數(shù)控機(jī)床一直是國(guó)家重點(diǎn)支持與發(fā)展的裝備。隨著航空、航天、船舶、風(fēng)電、冶金等大型裝備制造業(yè)的飛速發(fā)展，不僅要求龍門(mén)加工中心能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸的加工，更要求其具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性。根據(jù)江蘇省產(chǎn)學(xué)研前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目“超大型多動(dòng)門(mén)動(dòng)梁五面體龍門(mén)加工中心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”，本文以QLM23-65600超大型4動(dòng)門(mén)龍門(mén)鏜銑床中的一個(gè)具有五面體加工性能的動(dòng)門(mén)QLM2365/5X為研究對(duì)象，利用有限元分析軟件對(duì)其進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性

2、分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，并利用VC++6.0平臺(tái)完成龍門(mén)加工中心快速仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化主軸等零部件的快速分析。
　　 論文主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 1．設(shè)計(jì)了QLM2365/5X動(dòng)龍門(mén)整機(jī)及其主要零部件，建立了有限元分析模型，完成了整機(jī)的靜力學(xué)分析和模態(tài)分析。同時(shí)對(duì)整機(jī)進(jìn)行了靜剛度試驗(yàn)和模態(tài)試驗(yàn)，驗(yàn)證了有限元分析模型的正確性。
　　 2．設(shè)計(jì)了四種不同筋板布局的大型橫梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)有限元分析，得到了四種方案

3、的靜動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。以高剛度、高抗振性和輕量化為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用靜動(dòng)態(tài)綜合性能優(yōu)選方法，優(yōu)選出X型筋板布局的橫梁結(jié)構(gòu)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)的主要尺寸進(jìn)行了靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出了橫梁結(jié)構(gòu)最優(yōu)X型筋板尺寸，從而使橫梁的質(zhì)量得到控制，靜力學(xué)性能有所改進(jìn)，抗振性得到明顯提高。
　　 3．對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的立柱進(jìn)行了有限元分析，發(fā)現(xiàn)其筋板布局不能充分發(fā)揮材料最優(yōu)性能。為此，通過(guò)研究生物的根系結(jié)構(gòu)和筋板結(jié)構(gòu)的相似性，提出了筋板的仿生學(xué)設(shè)計(jì)方法。以銀杏根系

4、結(jié)構(gòu)為參考，對(duì)立柱進(jìn)行了仿生設(shè)計(jì)，得到筋板仿生型結(jié)構(gòu)。對(duì)原型和仿生型立柱結(jié)構(gòu)的有限元分析對(duì)比結(jié)果表明，立柱的動(dòng)靜態(tài)性能明顯提高。
　　 4. 對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行了靜力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析以及熱—力結(jié)構(gòu)耦合分析，發(fā)現(xiàn)主軸系統(tǒng)的抗振性需要提高。為此，通過(guò)靈敏度分析確定優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，對(duì)主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用綜合評(píng)價(jià)法獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。使主軸在質(zhì)量和靜特性基本不變的情況下，抗振性得到提高。
　　 5. 為了快