數(shù)控龍門銑床力學(xué)特性分析與多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、數(shù)控龍門銑床是機(jī)械加工的工作母機(jī)，是軍工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和電力工業(yè)等領(lǐng)域重要的加工設(shè)備。隨著對(duì)產(chǎn)品精度要求的提高，數(shù)控龍門銑床需要更好的綜合性能來滿足零件的加工精度。利用傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)質(zhì)量笨重，沒有充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，因此，需要采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法對(duì)數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文以國內(nèi)某公司生產(chǎn)的數(shù)控龍門銑床為研究對(duì)象，研究了數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特性，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化。本文研究的主要內(nèi)容如下：
　　1.建

2、立了數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)的三維模型與有限元模型。根據(jù)原有數(shù)控龍門銑床設(shè)計(jì)圖紙，采用Solidworks軟件建立了數(shù)控龍門銑床的三維模型。分析了數(shù)控龍門銑床極限加工工況，利用有限元簡化的原則建立了數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)的有限元仿真模型。
　　2.研究了數(shù)控龍門銑床關(guān)鍵零部件及整機(jī)的力學(xué)特性。對(duì)數(shù)控龍門銑床橫梁、立柱與整機(jī)進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析，得到了在極限工況下的變形與應(yīng)力分布情況，獲取了前6階振型及固有頻率，找到了薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化

3、設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　3.改進(jìn)了數(shù)控龍門銑床整機(jī)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。根據(jù)數(shù)控龍門銑床整機(jī)的靜動(dòng)態(tài)性能分析，找到整機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)整機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
　　4.優(yōu)化了數(shù)控龍門銑床關(guān)鍵零部件的力學(xué)特性。根據(jù)數(shù)控龍門銑床橫梁與立柱部件的靜動(dòng)態(tài)分析結(jié)果，結(jié)合正交試驗(yàn)、響應(yīng)面模型和遺傳算法對(duì)6個(gè)尺寸參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后橫梁最大變形量基本不變，一階固有頻率增加了5.52％，質(zhì)量減少了11.68%。優(yōu)化后立柱一階固有頻率基本不變，最大

4、變形量減少了4.39%，質(zhì)量減少了10.45%。
　　5.驗(yàn)證了零部件優(yōu)化后對(duì)整機(jī)靜動(dòng)態(tài)性能改善的效果。將橫梁和立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的模型重新裝配成整機(jī)，分析了優(yōu)化后整機(jī)的靜動(dòng)態(tài)特性，并與原整機(jī)模型性能進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)化后整機(jī)將避免了共振的發(fā)生，且x、y和z向剛度分別提高了12.47%、10.16%、26.37%，前4階固有頻率分別增加了28.72%，7.03%，18.02%，2.60%，整機(jī)質(zhì)量減少了1480kg，比原整機(jī)質(zhì)量減少比重