基于正交试验的机床移动横梁多目标优化设计

为了提高机床移动横梁静、动态综合性能,机床横梁必须具有合理的筋板布局和结构特性。建立了横梁振动力学模型,理论计算了横梁最大耦合变形量,在三维设计软件中对机床横梁进行三维建模,并使用Ansys对横梁进行静态、模态分析。文中以机床横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力、一阶固有频率作为评价机床横梁设计优劣的目标函数,以横梁筋板结构、筋板厚度,上导轨支撑筋板倾斜角度作为设计变量进行多目标优化设计。采用正交试验法,设计了3因素4水平的正交试验;运用综合平衡法确定最优水平,从而得出最优的试验方案。结果表明,横梁理论计算变形量与仿真分析值相近,且横梁"井"型筋板结构,筋板厚度25 mm,上导轨支撑筋板倾斜55°设计为最优方案,其中与原设计方案相比质量减轻了473 kg,横梁总形变减少了7.455%,一阶固有频率提高了2.956%。研究证明,采用正交试验法合理设计横梁试验因素与水平,可以以较少的试验次数获得最优的试验结果,说明正交试验法具有较高的工程运用性。     

采用灰色关联—层次分析法的机床横梁优化设计

机床横梁是机床零部件主要支撑部件,对机床的加工精度影响很大,因此,需要对横梁自身的结构进行优化,以提高机床加工精度。文中首先对原横梁进行仿真分析,并依次分别对横梁薄弱位置的结构、筋板结构、筋板厚度进行了设计与分析,采用灰色关联—层次分析法对不同筋板厚度的横梁进行分析与数据处理,最终获得最优方案。结果表明,横梁"井"型筋板结构设计,上导轨支撑筋板倾斜55°,筋板厚度15mm为最优方案,优化后横梁质量减轻了751kg,形变量减少了3.6%,一阶固有频率增加了3.5%,优化设计效果明显,为机床其它零部件的设计提供了方法参考。     

基于ANSYS的定梁龙门机床横梁静力学特性分析及结构优化

横梁是龙门机床的主要承力部件,其结构和静、动态力学特性直接影响机床的加工精度。为分析其结构设计是否满足机床的精度要求,以及筋板结构和布局形式对其静态特性的影响,文中应用有限元分析方法,针对某型定梁龙门机床横梁进行静力学特性分析,计算了其最大静变形和最大静应力,分析了结构设计上的薄弱环节,然后对其内部筋板的结构和布局形式进行了优化设计和分析对比。结果表明,优化后横梁的静刚度提高了12.89%,最大静应力降低了18.01%,显著改善了横梁的静力学特性。     

桥式车铣加工中心横梁的设计研究

利用有限元方法对桥式车铣加工中心的主要移动件—横梁进行了建模和动态分析,并依据振动模态相对变形的大小和形式,研究比较了当横梁采用不同的筋板布局对其动态特性的影响,使设计后的横梁不但具有较好的动态性能,而且结构得到了优化,保证了该机床的高精度。     

龙门加工中心横梁轻量化设计

机床横梁的静动态性能对机床的加工精度影响很大,因此需要对横梁进行优化设计以提高其静动态性能。对原横梁进行有限元分析,并对横梁筋板结构、横梁支撑导轨面结构进行了优化设计。对比优化前后横梁的静力学特性和模态特性,优化后的横梁在最大应力和一阶固有频率基本不变的情况下,其中质量减轻最为明显,减轻了499 kg,最大变形量减少了7.84%,轻量化效果明显,提高了横梁性能。     

龙门机床横梁结构的轻量化设计

横梁是数控机床的关键部件之一,其静动特性的好坏直接关系到加工工件的几何精度和表面质量。其中,横梁自身内部筋板的结构布局对其性能起决定作用,因此,设计布局合理、尺寸最优的筋板非常关键。汉川机床厂在横梁整体尺寸不变的情况下将横梁a"米"字型筋板数从5增加到10得到横梁c,整体性能有较大的改进,但相应横梁的质量也有所增加。通过对横梁c进行有限元分析,得到静态变形参数和前四节模态振型;以横梁质量最小为目标,Y和Z方向变形位移、低阶固有频率为约束进行尺寸优化设计,得到筋板最优尺寸参数。在整体性能较好的情况下,横梁质量减小了5.05%,实现了横梁结构的轻量化设计。     

数控机床精度匹配设计

作为机床关键部件的横梁,由于重力等因素无法实现给定精度要求,对此采用反变形原理,对横梁部分的导轨安装面与靠面进行加工曲面的设计。结合测试验证了反变形原理设计导轨安装面曲面的正确性。     

机床导轨精度的测量方法及影响分析

机床床身、立柱、横梁与滑座等零件是各部件运动的基础保障,对机床部件运动精度有很大影响作用。导轨作为机床关键部件,主要起导向和支撑作用,导轨分为静导轨和动导轨,最常见的是动导轨,导轨精度也是影响机床精度的关键要素。针对机床导轨精度测量方法进行研究,旨在提高机床导轨精度,促进我国加工行业快速发展。     

龙门五面加工中心横梁有限元分析及优化设计

首先运用有限元法对横梁进行静态分析和动态性能分析,以确定机床设计中横梁结构的合理性;然后运用最优化原理对横梁结构尺寸进行优化分析,得到了在满足横梁动静态刚度条件下的最优设计方案。最后对取得的最优方案进行验证,分析得到了各轨导轨面的变形情况,并绘出导轨面的变形曲线。据此可以得到导轨的变形补偿曲线,为机床在切削加工时对导轨面变形进行补偿提供了可靠的依据。     

一种新型立式机床结构改进方案

普通立式机床和龙门机床中,床身水平放置,床身上设置工作台,可沿床身导轨转动或移动,床身左右设置立柱,横梁和交叉导轨设置在立柱上方,刀架或者加工主轴放置在横梁上。现有结构存在以下问题:刀架偏置使切削受力不合理,容易出现横梁大的形变影响加工精度;热平衡缺陷,加工过程中由于刀具切削发热,主轴电机热量无法对称扩散,造成横梁、立柱受热不均匀变形,影响加工精度。文中提出一种新型立式机床结构,采用对称设置,在不增加机床结构尺寸前提下,保证热平衡,极大减少机床加工过程中受热结构变形,提高加工精度,具有一定的推广价值。