簡介：高速數(shù)控機床是制造業(yè)典型尖端設(shè)備，其發(fā)展水平是評定綜合國力重要標(biāo)志，動態(tài)性能較差、監(jiān)控困難是制約我國高速數(shù)控機床發(fā)展的重要因素。高速數(shù)控車床加工是多種制造資源相互聯(lián)接與作用構(gòu)成的非線性動力學(xué)系統(tǒng)，具有整體性、非平衡性、時變性、混沌性等復(fù)雜系統(tǒng)特點，從測控學(xué)科視角出發(fā)，應(yīng)采用復(fù)雜系統(tǒng)理論研究并完成監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，主要成果如下（1）在分析高速數(shù)控車床動態(tài)性能及其監(jiān)控復(fù)雜性來源、呈現(xiàn)特點及CA對高速數(shù)控車床動態(tài)性能研究適用性基礎(chǔ)上，從動態(tài)性能演化根源振動出發(fā)研究其變化規(guī)律，建立高速數(shù)控車床主軸動態(tài)性能二維概率型CA模型，并通過MATLAB仿真得出了振動強度可變性、振動敏感點位置可變性、異相振動邊界可變性等動態(tài)性能演化規(guī)律。（2）用ANSYSWKBENCH對高速數(shù)控車床主軸數(shù)字樣機進(jìn)行動力分析，將分析結(jié)果與CA模型仿真結(jié)果對比，證明CA模型建模仿真正確性。（3）為了解決復(fù)雜工況條件下數(shù)控車床主軸系統(tǒng)監(jiān)測敏感點動態(tài)調(diào)整問題，提出采用元胞自動機的動態(tài)性能監(jiān)控總體設(shè)計方案，重點研究了影響整體動態(tài)性能的監(jiān)測敏感點確定方法和實驗方案。結(jié)合主軸系統(tǒng)CA演化規(guī)律和具體監(jiān)測要求，確定傳感器類型、安裝位置和采集策略；為降低信號噪聲、提取動態(tài)性能參數(shù)，采用去除多項式趨勢和統(tǒng)計、時域、頻域等信號處理方法，得到了敏感點的振動特征參數(shù)；結(jié)合復(fù)雜工況條件下工藝參數(shù)，將利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的輸出結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果比較判斷影響敏感點振動的因素，為控制決策提供依據(jù)。（4）采用VISUALC與MATLAB完成數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，并對空轉(zhuǎn)及切削條件下主軸敏感點振動參數(shù)進(jìn)行實測，分析表明CA模型用于挖掘數(shù)控機床主軸系統(tǒng)動態(tài)性能演化規(guī)律具有可行性，并驗證了確定的監(jiān)測敏感點的合理性及實用性。集復(fù)雜系統(tǒng)建模分析、數(shù)字樣機仿真測試及敏感特征點試驗于一體的動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)，對提高監(jiān)控能力、優(yōu)化監(jiān)控過程具有極其重要的作用，為復(fù)雜裝備性能監(jiān)控和健康維護(hù)提供一種新思路。

簡介：在我國的加工制造業(yè)中，普通車床在企業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，可以加工各種軸類零件，曾經(jīng)在我國的機械加工中，占據(jù)重要地位，但普通車床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動化加工程度比較低，因此它的生產(chǎn)效率低，對于形狀復(fù)雜、對精度要求精密的零件，很難適用。近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床在企業(yè)的加工制造中，占據(jù)的地位越來越重，機床的數(shù)控化、自動化成為機床業(yè)發(fā)展的必然趨勢。普通車床的數(shù)量在機械加工業(yè)中，仍然很多，因此，對現(xiàn)有的普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，成為節(jié)省成本、提高經(jīng)濟效益的有效途徑。對職業(yè)院校和企業(yè)現(xiàn)有的普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造后，既能滿足生產(chǎn)與實訓(xùn)的需要，又能節(jié)省很多經(jīng)費，對企業(yè)和職校的發(fā)展，起到很大的促進(jìn)作用。本文對普通車床的數(shù)控化改造過程做了深入的設(shè)計和研究，對普通車床的改造主要從機械、電氣這兩個方面開展的。在本次設(shè)計中，主要做了以下工作對國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了分析和研究制定了普通車床改造的整體設(shè)計方案，并對車床的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了選擇對普通車床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了改造設(shè)計，對縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)中各個重要部件，設(shè)計與計算論證制定了機床自動回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計與選型方案，特別是刀架中蝸桿、蝸輪、蝸輪軸和中心軸等部件，進(jìn)行了詳細(xì)的計算與選型通過對機床電氣部分的改造，使機床的電器線路變得簡單、易于操作對改造后的機床進(jìn)行了安裝調(diào)試，并對其幾何精度和定位精度等進(jìn)行了檢驗，通過檢測后，本次改造的車床在加工性能、加工精度和加工零件的效率等方面都得到了很大的提高。通過以上改造和試加工的結(jié)果表明本文設(shè)計的改造方案是成功的，我校的普通車床經(jīng)過數(shù)控改造后，可以滿足日常實訓(xùn)和技能大賽訓(xùn)練的需要，機床操作方便、改造成本不高、切削性能穩(wěn)定，加工范圍和精度得到了很大的提高，既為學(xué)校節(jié)省了成本，也為學(xué)校的實習(xí)實訓(xùn)增加了設(shè)備，達(dá)到了改造的要求和目的。

簡介：機床是工業(yè)生產(chǎn)的載體，機床設(shè)計過程中，機床導(dǎo)軌結(jié)合面以及支承件的設(shè)計是機床設(shè)計的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，過去經(jīng)驗式的機床設(shè)計方法已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代機床設(shè)計要求。當(dāng)今社會，面向機床導(dǎo)軌結(jié)合面和支承件的高效率，低能耗，高性能的機床設(shè)計方法有待發(fā)展。本文基于機床靜剛度性能就機床導(dǎo)軌結(jié)合面尺寸設(shè)計和支承件結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計展開討論。本文結(jié)合專項中斜床身車床展開討論，通過對導(dǎo)軌系統(tǒng)性能與尺寸的定性研究，結(jié)合傳統(tǒng)機床導(dǎo)軌尺寸設(shè)計方法，得出較為完善的導(dǎo)軌尺寸設(shè)計方法然后運用所研究的方法對斜床身床鞍床身導(dǎo)軌尺寸進(jìn)行設(shè)計最后根據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論對床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計。本文具體研究內(nèi)容如下1對本文所運用到的相關(guān)理論進(jìn)行介紹，包括有限元理論、結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論和正交函數(shù)數(shù)值擬合的最小二乘理論具體闡述了每個理論的運用方法、運用范圍、計算流程和相關(guān)應(yīng)用實例。2對機床導(dǎo)軌系統(tǒng)性能進(jìn)行了初步研究，得出了在導(dǎo)軌系統(tǒng)各個零部件不同剛度下，欲使導(dǎo)軌性能達(dá)到最優(yōu)，則導(dǎo)軌跨距也各有不同，因此希望通過對導(dǎo)軌系統(tǒng)中各個零部件剛度的研究得出導(dǎo)軌系統(tǒng)的最優(yōu)跨距。3根據(jù)2中研究的機床導(dǎo)軌尺寸設(shè)計方法，分別研究斜床身車床床鞍床身導(dǎo)軌系統(tǒng)各個零部件剛度，并對導(dǎo)軌系統(tǒng)跨距和接觸長度進(jìn)行設(shè)計，同時將設(shè)計后導(dǎo)軌系統(tǒng)與原導(dǎo)軌系統(tǒng)性能進(jìn)行對比，得到設(shè)計后比設(shè)計前導(dǎo)軌系統(tǒng)靜剛度性能提高9％。4建立床身載荷的力學(xué)求解模型，求解常用工況下的床身載荷。建立床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化物理模型，采用OPTISTRUCT拓?fù)鋬?yōu)化分析軟件對床身進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，得到床身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最佳材料分布根據(jù)床身內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料分布情況對床身壁板和主筋板的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計。在上述床身壁板和主筋板設(shè)計的機床上，對床身壁板和主筋板進(jìn)行尺寸優(yōu)化，完成床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。通過對結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后床身性能的分析與對比，得到優(yōu)化后床身在保證原結(jié)構(gòu)性能的前提下減重838％，達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)。

簡介：在超精密加工領(lǐng)域中，零件的尺寸誤差在亞微米內(nèi)，表面粗糙度達(dá)到納米級。為了提高工件的加工質(zhì)量，不斷應(yīng)用新技術(shù)的同時，也加大了對刀精度的研究，其原因是，對刀精度將直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量，是實現(xiàn)超精密加工的首要條件。當(dāng)單點金剛石車刀加工球面或非球面光學(xué)零件或模具時，刀具在水平和高度方向的對刀誤差以及刀尖圓弧半徑的測量誤差會直接影響工件的尺寸和面形精度。光學(xué)對刀儀基于計算機視覺檢測技術(shù)，其利用工業(yè)相機采集刀具圖像，并對圖像進(jìn)行處理，進(jìn)而獲取刀尖圓弧半徑和圓心坐標(biāo)等參數(shù)對刀具進(jìn)行預(yù)調(diào)，以實現(xiàn)刀具的精密對刀以及刀尖圓弧半徑的精密測量。因此，本文展開了光學(xué)對刀儀設(shè)計與測量算法研究，具體做了以下幾個方面的工作1、針對自動聚焦搜索中的往返運動帶來的定位誤差，提出用于光學(xué)對刀儀的自動聚焦模塊的二階段搜索聚焦策略，以提高自動聚焦的速度和精度。2、針對刀尖圖像的特點，研究并分析圖像處理算法，其包括圖像的預(yù)處理、像素以及亞像素邊緣檢測、直線檢測、圖像拼接以及特征參數(shù)的獲取，以確定能滿足對刀精度與實時性要求的圖像處理算法。3、基于課題的應(yīng)用要求，設(shè)計光學(xué)對刀儀的整體架構(gòu)，并進(jìn)行相關(guān)的軟件系統(tǒng)設(shè)計，以實現(xiàn)光學(xué)對刀儀的自動對刀。4、針對現(xiàn)有棋盤格的大小無法滿足光學(xué)對刀儀的高倍率顯微鏡的視場的問題，提出一種使用虛擬棋盤格的張正友標(biāo)定方法，以實現(xiàn)光學(xué)對刀儀的內(nèi)參數(shù)標(biāo)定。5、深入研究單應(yīng)矩陣以及坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換理論，求取光學(xué)對刀儀與機床坐標(biāo)系之間的相對位置關(guān)系，以實現(xiàn)刀具在機床上的精確定位。6、實驗與誤差分析。在NANOTECH350FG機床上通過實驗檢驗對刀儀在Y方向和XZ平面的定位精度，以此對本論文方法的有效性進(jìn)行驗證。

簡介：機床工業(yè)是裝備制造業(yè)和國防工業(yè)的基礎(chǔ)。高速精密數(shù)控機床應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)度高，在加工制造業(yè)占據(jù)重要地位。床鞍作為高速精密車床關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化與改進(jìn)對數(shù)控車床加工效率和加工精度的提高具有不可替代的作用。本文結(jié)合國家科技重大專項項目“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”（2012ZX04005021），以高速精密數(shù)控車削中心ADGM35床鞍作為研究對象，主要研究了綜合有限元方法、拓?fù)鋬?yōu)化方法和多目標(biāo)優(yōu)化方法為一體的床鞍優(yōu)化設(shè)計方法。首先對車削加工中心進(jìn)行受力分析，在模擬實際工況的情況下，得到床鞍力學(xué)平衡方程，在此基礎(chǔ)上建立床鞍的力學(xué)模型；基于力學(xué)模型對床鞍受力情況進(jìn)行分析，得到實際工作中分布在床鞍上合理的載荷條件，為后續(xù)有限元分析、拓?fù)鋬?yōu)化分析、多目標(biāo)優(yōu)化分析提供工作前提。對床鞍進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，首先對床鞍初始構(gòu)型進(jìn)行動、靜態(tài)性能分析，劃分網(wǎng)格，界定邊界條件，輸入床鞍工作載荷，得到床鞍初始構(gòu)型的動、靜態(tài)性能。設(shè)計試驗流程，布置傳感器，通過模態(tài)試驗得到床鞍初始結(jié)構(gòu)的實際模態(tài)性能參數(shù)，試驗后對床鞍有限元結(jié)果和床鞍試驗結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗證有限元模型的合理性。為提高數(shù)控車削中心床鞍的動、靜態(tài)性能，探究床鞍新型設(shè)計結(jié)構(gòu)，采用基于變密度法的拓?fù)鋬?yōu)化方法，以床鞍質(zhì)量最小值為目標(biāo)函數(shù)，以一階固有頻率最高值為約束條件，建立拓?fù)鋬?yōu)化模型，運用變密度法求解，對床鞍進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，并對優(yōu)化后基于不同筋板布置的床鞍結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析，分析不同筋板布置下床鞍的靜剛度及固有頻率，得到床鞍最佳筋板布置方案，結(jié)果表明拓?fù)鋬?yōu)化后床鞍新型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了優(yōu)化要求，并有效地降低了床鞍的最大變形，提高了床鞍結(jié)構(gòu)的動、靜態(tài)性能。在拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，運用多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果改進(jìn)床鞍結(jié)構(gòu)參數(shù)，以床鞍尾架筋板厚度、兩側(cè)凹槽深度、中間凹槽深度以及V形筋板厚度等四個參數(shù)為設(shè)計變量，以床鞍變形最低值，床鞍整體質(zhì)量最低值、一階固有頻率最高值為優(yōu)化目標(biāo)，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型，并運用多目標(biāo)遺傳算法求解，達(dá)到改進(jìn)床鞍結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，提高床鞍性能的目的。

簡介：隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都有了更高的要求，由于航空航天、汽車、特種加工工業(yè)的高速發(fā)展，加之越來越多的難加工材料運用其中，提高了對生產(chǎn)過程的要求。超聲振動加工在難加工材料、難加工零件以及精密加工方面有著突出的優(yōu)點，解決了許多困擾傳統(tǒng)加工的難題。超聲波振動加工主要有機床部分和超聲波振動部分。其中超聲波振動部分的基本組成為超聲波發(fā)生器、超磁滯伸縮換能器、變幅桿。本文在尊重前人經(jīng)典理論的前提下，對超聲振動加工進(jìn)行了研究，將超聲振動系統(tǒng)加在普通車床之上，使普通車床的車刀產(chǎn)生超聲振動，從而實現(xiàn)超聲波振動加工的目的。本研究主要內(nèi)容包括⑴了解超聲波振動加工在國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，以及與傳統(tǒng)普通加工相比超聲波振動加工的優(yōu)點。深入分析了超聲波振動加工機理，研究了超聲波振動刀架的分類磁致伸縮換能器振動刀架、壓電式振動刀架。比較了兩種刀架的主要結(jié)構(gòu)，設(shè)計了適用本文的超聲波振動刀架。⑵全面的研究超聲波發(fā)生系統(tǒng)，分析每一部分的主要作用，并根據(jù)實際情況設(shè)計并組建了適應(yīng)本文的超聲波發(fā)生系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。⑶比較兩種不同換能器結(jié)構(gòu)的主要特點，研究換能器的工作原理，設(shè)計稀土超磁滯伸縮換能器結(jié)構(gòu)，分析磁致伸縮換能器產(chǎn)生振動的機理，并分析了該設(shè)計的合理性。⑷分析了解變幅桿的基本結(jié)構(gòu)種類，根據(jù)需要設(shè)計適合本文的復(fù)合型變幅桿，并對其進(jìn)行建模，運用ANSYS模擬軟件研究該設(shè)計的合理性。⑸通過對超聲波振動刀架各個部分的設(shè)計，設(shè)計并組裝出稀土超磁致伸縮振動刀架，并對刀架的精度進(jìn)行分析研究。對刀架結(jié)構(gòu)建立等效模型，得出傳遞函數(shù)，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究其精度的準(zhǔn)確性，使用MATLAB仿真軟件對傳遞函數(shù)進(jìn)行仿真，并比較在不同頻率下的精確度，得出該結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和準(zhǔn)確性。

簡介：點擊查看更多數(shù)控車床靜壓氣體軸系回轉(zhuǎn)誤差補償及控制方法的研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：主軸是超精密車床的核心構(gòu)件之一，其性能的優(yōu)劣會直接影響車床的加工精度、可靠性和壽命。尤其針對精密氣浮主軸，微小的動不平衡量都會產(chǎn)生振動，影響超精密車削零件的加工質(zhì)量，因此需要在每次開機或工件裝夾之后對主軸進(jìn)行動平衡監(jiān)測及調(diào)整。目前普遍采用商品化現(xiàn)場動平衡儀對主軸進(jìn)行動平衡測試，操作繁瑣，效率低下，無法滿足超精密車床主軸頻繁的高精度動平衡操作要求。因此，針對超精密車床研發(fā)配套的動平衡系統(tǒng)，以簡化操作流程，實現(xiàn)車床主軸的高效高精度動平衡在位測試及現(xiàn)場調(diào)整有著重要的研究價值和應(yīng)用前景。為了實現(xiàn)超精密車床主軸高效高精度動平衡在位測試和現(xiàn)場調(diào)整，本文針對超精密車床氣浮主軸的動不平衡、振動和動平衡評價等問題，以振動信號分析處理和轉(zhuǎn)子動平衡學(xué)等理論為基礎(chǔ)，圍繞車床主軸動平衡理論及其評價，動平衡測試系統(tǒng)研制，不平衡矢量信號處理，動平衡算法實現(xiàn)，車床高效高精度現(xiàn)場調(diào)整裝置研制以及動平衡實驗驗證等關(guān)鍵問題開展研究。本文的主要工作有超精密車床主軸現(xiàn)場動平衡技術(shù)的理論研究。首先對超精密車床主軸的動平衡精度進(jìn)行了仿真分析，說明了動平衡引起的主軸振動將對超精密車削加工面形產(chǎn)生直接的影響，并以工件裝夾為例分析了超精密車床主軸在加工之前進(jìn)行現(xiàn)場動平衡的必要性。然后，基于主軸動平衡對加工質(zhì)量的影響以及主軸的振動狀態(tài)確定了本文超精密車床主軸動平衡的評價指標(biāo)。最后，基于超精密車床對其主軸動平衡理論進(jìn)行了分析，確定了本文主軸動平衡的基本實施方法和實施流程。超精密車床主軸現(xiàn)場動平衡系統(tǒng)的研制。首先，根據(jù)超精密車床主軸動平衡的測試要求，搭建了動平衡測試系統(tǒng)。然后，通過對不平衡矢量信號的處理和測試，實現(xiàn)了主軸振動位移幅值和相位的準(zhǔn)確提取。接著，基于影響系數(shù)法編寫了動平衡算法，實現(xiàn)了超精密車床主軸動平衡的試重標(biāo)定測試，并將該動平衡系統(tǒng)集成到了車床之中，實現(xiàn)了無試重主軸動平衡測試，提高了動平衡測試的效率。然后對現(xiàn)場動平衡裝置及相關(guān)算法進(jìn)行研究，研制了現(xiàn)場動平衡調(diào)整裝置，實現(xiàn)了高效高精度的主軸動平衡調(diào)整。超精密機床主軸動平衡測試實驗研究。首先對本文超精密機床主軸動平衡系統(tǒng)的測試精度進(jìn)行了測試實驗，驗證了本文動平衡測試系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。然后對本文的主軸無試重動平衡系統(tǒng)進(jìn)行了測試實驗，驗證了該方法的測量精度和效率。最后對本文超精密車床主軸進(jìn)行了動平衡調(diào)整實驗，驗證了本文測試和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精度、效率和穩(wěn)定性完全可以滿足超精密車床主軸動平衡的要求。

簡介：在制造業(yè)信息化推進(jìn)的進(jìn)程中，車間底層數(shù)據(jù)采集已成為車間信息化改造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；車床加工進(jìn)度信息作為車間底層主要數(shù)據(jù)，是支持實現(xiàn)制造過程可視化監(jiān)控和優(yōu)化運行的重要信息。目前，部分作業(yè)車間的加工進(jìn)度信息采集仍然采用“人工紙質(zhì)”的方式，存在加工進(jìn)度信息實時性差、人為主觀干擾性強、管理不規(guī)范等問題，給制造車間的管理帶來了較大的困難，阻礙制造企業(yè)信息化的有效推進(jìn)。本文借鑒國內(nèi)外研究成果，結(jié)合現(xiàn)有加工進(jìn)度信息采集的特點，對基于刀具受力狀態(tài)的車床加工進(jìn)度信息采集方法進(jìn)行了探索和研究。首先，根據(jù)車床加工進(jìn)度信息的特點和分類，對車床加工進(jìn)度信息進(jìn)行描述，并結(jié)合車床刀具受力狀態(tài)特點，提出基于刀具受力狀態(tài)的車床加工進(jìn)度信息采集方法總體思路。該方法采用三向測力儀對機床刀具受力狀態(tài)信號進(jìn)行采集，并對受力狀態(tài)信號進(jìn)行特征建模，根據(jù)加工進(jìn)度特征向量模型和支持向量機（SVM）分類訓(xùn)練器實現(xiàn)對加工進(jìn)度信息的識別。然后，通過一種結(jié)構(gòu)簡單、便于使用和維護(hù)的可換刀具車削測力儀，實現(xiàn)對車床刀具受力狀態(tài)原始信號的采集，并對原始信號進(jìn)行形態(tài)濾波；在此基礎(chǔ)上，建立受力狀態(tài)信息特征模型。該模型通過對受力狀態(tài)信息進(jìn)行時域分析得到時域特征元素，頻域分析得到頻域特征元素，小波分析得到小波特征元素，實現(xiàn)對加工進(jìn)度特征信息的描述。最后，在以上加工進(jìn)度特征向量模型建立的基礎(chǔ)上，采用支持向量機（SVM）的方法對加工進(jìn)度信息進(jìn)行識別，并在重慶某機加車間進(jìn)行應(yīng)用驗證，驗證了該方法的有效性和實用性。

簡介：靜態(tài)性能是機床的最基本技術(shù)指標(biāo)，良好的靜態(tài)性能是保證機床加工精度的重要因素。本課題來源于國家科技支撐計劃“機床輕量化設(shè)計的‘概念單元’技術(shù)與應(yīng)用”NO2011BAF11B03。本文首先介紹了來源課題的國際、國內(nèi)和行業(yè)背景以及研究意義并總結(jié)概括了表面接觸模型和有限元靜態(tài)性能分析的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。論述了本論文涉及到的有限單元法、分形理論以及分形接觸理論。以臥式車床為研究對象，建立力學(xué)模型求解零部件之間結(jié)合面的載荷分布。建立固定結(jié)合面、軸承結(jié)合面和滾珠絲杠結(jié)合面等效模型并且求解相關(guān)的等效參數(shù)。對基于分形接觸模型的虛擬材料等效參數(shù)進(jìn)行無量綱化求解和分析，得到如下結(jié)論隨著結(jié)合面法向載荷的增大，真實的接觸面積也隨之增大，從而虛擬材料的彈性模量和切變模量也增大。隨著結(jié)合面切向載荷的增大，虛擬材料的切變模量減小。在相同法向載荷條件下，隨著分形維數(shù)的增大，虛擬材料的彈性模量和切變模量也隨之增大而隨著尺寸系數(shù)的增大，虛擬材料的彈性模量和切變模量卻隨之減小。使用PROE和ANSYS軟件對車床整機進(jìn)行有限元建模和靜態(tài)性能分析計算，結(jié)果顯示采用虛擬材料等效固定結(jié)合面時整機X向靜剛度為56631NMM，不采用時為61368NMM，說明固定結(jié)合面對臥式車床整機靜剛度的影響不能忽略。根據(jù)試驗規(guī)范對車床整機進(jìn)行靜剛度試驗并對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到靜剛度平均值為31850NMM，線性擬合相關(guān)系數(shù)平均值為099565，斜率和截距標(biāo)準(zhǔn)差平均值分別為68965E7和000215，說明試驗數(shù)據(jù)處理時選取模型很好，數(shù)據(jù)線性相關(guān)性很高。將試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果對比，不采用虛擬材料和采用虛擬材料得到的X方向靜剛度與試驗相比誤差分別為9268％和7780％，說明采用基于分形接觸理論的虛擬材料等效固定結(jié)合面提高了分析計算的準(zhǔn)確性，從而證明了該等效方法的合理性。

簡介：近幾十年來，我國航空工業(yè)發(fā)展較快，但在航空發(fā)動機的高品質(zhì)制造方面和國外相比還存在相當(dāng)大的差距。航空發(fā)動機中存在很多薄壁類零件，由于航空發(fā)動機的工作環(huán)境惡劣，對這類零件的加工質(zhì)量要求很高。因而，減小發(fā)動機中這類薄壁零件的加工變形，實現(xiàn)其高品質(zhì)加工對航空發(fā)動機的制造具有重大意義。本論文提出雙面車削的加工方法來解決航空壓氣機盤零件的加工變形問題。新的加工工藝能夠使壓氣機盤在加工過程中受到的法向切削力相互抵消，從而有效地抑制了壓氣機盤的加工變形，得到較好的零件加工品質(zhì)。本文對自主研發(fā)的雙面車床主軸進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，全文主要研究內(nèi)容包括下述內(nèi)容（1）分析航空壓氣機盤零件的特征和加工難點，確定了雙面車床主軸的總體設(shè)計指標(biāo)，確保壓氣機盤零件加工精度的實現(xiàn)。（2）對雙面車床主軸進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計并對各主要部件進(jìn)行了強度校核計算。主軸設(shè)計包括傳動系統(tǒng)、主軸箱、潤滑系統(tǒng)和機床夾具。設(shè)計過程中，首先使用SOLIDWIRKS對各零件的三維模型進(jìn)行創(chuàng)建并完成虛擬裝配，確保主軸各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，避免裝配干涉等設(shè)計缺陷。其次，結(jié)合ANSYSWKBENCH對主軸各主要零部件進(jìn)行了強度校核計算，確保各零部件在使用壽命時間內(nèi)不發(fā)生失效。（3）使用AUTOCAD繪制雙面車床主軸零件圖，對雙面車床主軸零件進(jìn)行試制，完成了雙面車床主軸的裝配工作。主軸精度檢測結(jié)果顯示雙面車床主軸精度均滿足設(shè)計要求。在后續(xù)機床調(diào)試的過程中，各部件運行正常。（4）針對主軸誤差的測量方法，提出了四點法對主軸軸向竄動誤差、角度擺動誤差和主軸零件的平面度誤差進(jìn)行分離。并使用MATLAB對算法進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示分離精度能夠達(dá)到要求。

簡介：主軸系統(tǒng)作為機床的關(guān)鍵部件之一，其靜動態(tài)性能將直接影響到機床的加工質(zhì)量和加工效率。隨著現(xiàn)代機床加工速度和精度的不斷提高，對主軸部件也提出了更高的設(shè)計和加工要求。本文以CWZ61200重型機床為研究對象，在保證機床主軸良好的靜動態(tài)性能的前提下，將有限元分析、遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、正交試驗等方法結(jié)合起來運用到主軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，實現(xiàn)了主軸重量減輕的優(yōu)化目標(biāo)。針對標(biāo)準(zhǔn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實際應(yīng)用中的一些固有缺陷及不足，利用遺傳算法全局尋優(yōu)的特點，搜索出機床主軸BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中初始權(quán)值和閾值的最優(yōu)解，得到了改進(jìn)后性能更佳的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。利用SOLIDWKS和ANSYSWKBENCH軟件分別完成主軸三維模型的構(gòu)建及有限元分析，得出其靜動態(tài)性能參數(shù)；選取主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)分別作為輸入和輸出樣本，按照正交試驗法設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合，不斷修改主軸的三維模型并進(jìn)行有限元分析，完成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本集的獲取。用上述獲取的樣本集，對基于標(biāo)準(zhǔn)和改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主軸性能預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練；將這兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測效果進(jìn)行對比，最終選取改進(jìn)后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來獲取主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能之間的非線性關(guān)系。選取主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)作為設(shè)計變量，性能參數(shù)作為約束條件，質(zhì)量作為目標(biāo)函數(shù)，建立了其結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，其中約束條件中的非線性關(guān)系由上述改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射得到；利用MATLAB優(yōu)化工具箱進(jìn)行求解，最終得到了最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合；將優(yōu)化前后機床主軸的各項性能參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行對比分析，驗證了該優(yōu)化方法的合理性和可行性。本文提出一種利用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立機床主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)與其靜動態(tài)性能之間的非線性映射關(guān)系，并將這種約束關(guān)系應(yīng)用到主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的方法。在保證主軸良好的靜動態(tài)性能的前提下，實現(xiàn)了減重的優(yōu)化目標(biāo)。

簡介：虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)為課堂教學(xué)提供了一種嶄新的途徑，轉(zhuǎn)換了老師和學(xué)生之間的位置，學(xué)生不再單純依靠“聽”來獲取知識，更多的是通過實際動手“做”來加深學(xué)習(xí)的印象。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門新興的前沿技術(shù)，以其易于操控的3D特性，直觀形象的人機交互，以及良好的衍生性，給教育行業(yè)帶來了光明的前景，迅猛的擴散開來。本課題研究的基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的車床模擬培訓(xùn)系統(tǒng)是采用虛實結(jié)合教學(xué)理念研發(fā)一款教學(xué)軟件。該系統(tǒng)使用現(xiàn)下流行的虛擬現(xiàn)實平臺UNITY作為開發(fā)平臺，以真實車床的操作手柄作為信號源的輸入，采用軟硬件配套開發(fā)的模式研究完成。本文主要講解車床虛擬仿真模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)過程，分別論述該系統(tǒng)中軟件開發(fā)方案和硬件手柄數(shù)據(jù)采集這兩個子系統(tǒng)的搭建流程。研究內(nèi)容包括涵蓋以下幾部分1、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)素材的準(zhǔn)備。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢在于其三維可視化、沉浸感強等方面，因此搭建一個好的培訓(xùn)系統(tǒng)，完善的三維素材是不可缺少的。素材準(zhǔn)備階段需要制作CA6140普通車床的三維虛擬模型、模型的材質(zhì)、動畫、界面UI等，使用機械專用建模軟件SOLIDWKS，構(gòu)建CA6140普通車床的零件，在建模軟件中組裝車床整機，使用動畫常用建模軟件3DSMAX對已有的機械模型的進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、材質(zhì)調(diào)節(jié)、動畫制作，最后導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實平臺中備用。2、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的開發(fā)。該模塊主要講解了教學(xué)大綱中規(guī)定的車床教學(xué)的相關(guān)知識點的程序開發(fā)。內(nèi)容包括車床把手的移動、高亮顯示車床各部分的結(jié)構(gòu)及名稱、動畫展示車床主要傳動方式、車刀結(jié)構(gòu)及各參考平面的動畫視頻等。3、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的開發(fā)。該模塊主要介紹使用傳感器單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搜集車床手柄的運動信號，改裝報廢車床的外形，安裝傳感器和單片機等控制元件，設(shè)計傳感器單片機系統(tǒng)的控制電路。4、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的安裝調(diào)試。依照系統(tǒng)要求分別設(shè)計完成車床模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的軟件和硬件方案之后，進(jìn)行整機系統(tǒng)的安裝調(diào)試，修改完善試運行程序中不合理的地方。基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的車床模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于使用先虛后實的教學(xué)方式，完善車床虛擬加工的環(huán)境中操作的安全性，虛實結(jié)合的互動操作提高了使用者的參與性和體驗感。虛擬的車床加工能夠減少加工耗材的損耗，節(jié)約能源，良好的系統(tǒng)交互畫面及時反饋給用戶真實的加工信息，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。本系統(tǒng)的界面簡單明了，便于操作的優(yōu)點對于以后類似的虛擬仿真教學(xué)軟件的開發(fā)具有啟迪意義。

簡介：數(shù)控機床被譽為工業(yè)母機，數(shù)控機床行業(yè)被稱為“裝備制造業(yè)中的裝備制造業(yè)”。從機床工業(yè)的發(fā)展趨勢分析，重型數(shù)控機床總體上向高速、精密、復(fù)合、環(huán)保、智能化、超大型化方向發(fā)展。本文從武漢重型機床集團(tuán)有限公司產(chǎn)品CK5125B數(shù)控立式車床主傳動電機轉(zhuǎn)速控制的設(shè)計入手，完成了下列工作1分析直流電機調(diào)速的方法，根據(jù)數(shù)控立式車床主電機的要求，選擇啟動力矩大、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的靜態(tài)性能較好的雙閉環(huán)直流控制方式對主電機進(jìn)行控制。2介紹了數(shù)控立式車床CK5125B的基本情況，包括機床的結(jié)構(gòu)特點、電氣控制以及機床可以達(dá)到的精度。分析數(shù)控立式車床對主電機的要求，選擇西門子6RA70作為主電機調(diào)速裝置，完成機床電氣設(shè)計及調(diào)試工作。3通過主電機轉(zhuǎn)速試驗，驗證雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以滿足數(shù)控立式車床主電機的控制需求，通過PI調(diào)節(jié)法，使電機的調(diào)速控制最優(yōu)化。SIEMENS6RA70在武重數(shù)控立式車床主傳動驅(qū)動上良好的應(yīng)用，可以適應(yīng)不同客戶的加工需求，為后續(xù)在其它類型機床上應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和成功的工程實例。

簡介：點擊查看更多數(shù)控車床低能耗切削工藝參數(shù)優(yōu)化試驗研究.pdf精彩內(nèi)容。