龍門導軌磨床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、機床制造業(yè)是中國工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)動機和心臟，特別像龍門導軌磨床這樣的重大技術(shù)裝備，更是一個國家綜合國力的具體體現(xiàn)，在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。近年來，隨著國防、航空、高鐵、汽車和模具等重要裝備制造行業(yè)需求量的大幅增長，對磨床的精密度，可靠性及穩(wěn)定性要求越來越高。高檔龍門導軌磨床更是航空航天、汽車、船舶和發(fā)電設(shè)備制造等領(lǐng)域的必需，是產(chǎn)業(yè)升級的必備。長期以來，國內(nèi)磨床產(chǎn)業(yè)深陷于“低端混戰(zhàn)，高端失守”的局面，主要原因是缺乏整體設(shè)計

2、和研發(fā)能力，僅僅停留在仿制階段,沒有建立一套完整的創(chuàng)新設(shè)計理論，并借助先進的設(shè)計理念，利用計算機技術(shù)結(jié)合優(yōu)化設(shè)計方法，進行開發(fā)設(shè)計。由于這些加工設(shè)備和技術(shù)國外對我國實行禁運，所以，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端磨床設(shè)備十分必要和緊迫。
　　課題來源是長春工業(yè)大學與長春第一機床廠校企合作項目，在論文的撰寫過程中，主要進行了以下工作。
　　1.對機床領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進行了詳細的闡述，對比了國內(nèi)外龍門導軌磨床的研究發(fā)展，找出我國龍

3、門導軌磨床在研發(fā)和設(shè)計上的短板。
　　2.本文分析的重點—龍門導軌磨床工作臺的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。采用有限元技術(shù)對工作臺進行動靜態(tài)特性分析，提出了以工作臺質(zhì)量最小，一階固有頻率最大為目標，以最大變形量為約束條件的多目標優(yōu)化設(shè)計方法。通過中心復合實驗室設(shè)計選取合適的結(jié)構(gòu)有限元實驗分析點，借助Ansys workbench有限元軟件對試驗點處的工作臺質(zhì)量，一階固有頻率，最大變形量進行分析計算。根據(jù)響應值建立輸入?yún)?shù)和輸出響應關(guān)系的二次響應面

4、模型，并采用克里格插值方法對響應面進行插值重構(gòu)。利用哈默斯利抽樣方法，均勻抽取設(shè)計空間中的樣本點，對樣本點權(quán)衡排序，獲得比較優(yōu)良的初始種群。運用NSGA-Ⅱ算法，對龍門導軌磨床工作臺的質(zhì)量和一階固有頻率進行多目標優(yōu)化設(shè)計，獲得Pareto（帕累托）優(yōu)化解集。在保證工作臺最大變形量不大于初始值的前提下，質(zhì)量降低了4.32％,一階固有頻率增加了41.08％。通過對比優(yōu)化前后工作臺的動靜態(tài)特性可知，實現(xiàn)了輕量化設(shè)計的目的。
　　3.對龍