機床結構動態(tài)設計與優(yōu)化關鍵技術研究與應用.pdf

1、隨著現代制造技術向高精度、高效率、自動化、信息化和微小化發(fā)展，對現代數控機床的要求越來越高。目前我國數控機床的動態(tài)優(yōu)化設計水平落后，不能及時設計出高性能機床響應市場需求。為了提高機床動態(tài)性能指標及設計的效率，本文在分析機械結構靜、動態(tài)分析原理及機床動態(tài)設計原理的基礎上，提出一種基于模塊化思想、有限元分析與智能優(yōu)化相結合的機床結構創(chuàng)新和優(yōu)化設計方法。 首先，根據機床結構的分級特性將其劃分為機床大件模塊、虛擬模塊等，機床的動態(tài)性能和

2、創(chuàng)新取決于這些機床基本組成結構的性能和特征，并提出基于虛擬模塊技術的機床大件動態(tài)設計與復合優(yōu)化方法，主要包括基于BP—GA機床大件框結構關鍵尺寸復合優(yōu)化和基于虛擬模塊化設計的機床大件局部特征優(yōu)化設計兩部分內容。 然后以某立式加工中心的立柱與主軸箱復合優(yōu)化為例，論述了基于人工神經網絡和遺傳算法的機床大件框結構關鍵尺寸復合優(yōu)化方法，給出了大件模塊結構的尺寸優(yōu)化設計變量的自動搜索尋優(yōu)計算方法及整機部件間的協(xié)調優(yōu)化方法，實現部件間關鍵尺

3、寸的快速協(xié)調優(yōu)化，提高產品的性能和設計效率。 接著闡述了在大件框結構尺寸確定情況下，基于虛擬模塊化設計的機床大件局部特征優(yōu)化設計原理。在分析加工中心布局的基礎上，利用有限元分析軟件軟件Hypermesh和ANSYS對各主要部件及整機進行靜、動態(tài)特性分析，提出基于虛擬模塊的機床大件結構動態(tài)優(yōu)化設計方法，研究了筋格元結構和框結構工藝孔對大件性能的影響，并給出五面體加工中心方箱和工作臺的優(yōu)化案例，說明該方法的有效性。 并以五面