數(shù)控龍門銑床力學特性分析與多目標優(yōu)化.pdf

1、數(shù)控龍門銑床是機械加工的工作母機，是軍工業(yè)、交通運輸業(yè)和電力工業(yè)等領域重要的加工設備。隨著對產品精度要求的提高，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)經驗設計的數(shù)控龍門銑床的結構質量笨重，沒有充分發(fā)揮結構的優(yōu)點，因此，需要采用現(xiàn)代設計方法對數(shù)控龍門銑床結構進行優(yōu)化設計。本文以國內某公司生產的數(shù)控龍門銑床為研究對象，研究了數(shù)控龍門銑床結構的靜動態(tài)特性，對結構進行了改進與優(yōu)化。本文研究的主要內容如下：
　　1.建

2、立了數(shù)控龍門銑床結構的三維模型與有限元模型。根據原有數(shù)控龍門銑床設計圖紙，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)控龍門銑床結構的有限元仿真模型。
　　2.研究了數(shù)控龍門銑床關鍵零部件及整機的力學特性。對數(shù)控龍門銑床橫梁、立柱與整機進行靜動態(tài)特性分析，得到了在極限工況下的變形與應力分布情況，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)結構改進和優(yōu)化

3、設計提供依據。
　　3.改進了數(shù)控龍門銑床整機結構的力學特性。根據數(shù)控龍門銑床整機的靜動態(tài)性能分析，找到整機的薄弱環(huán)節(jié)，對整機進行了結構改進。
　　4.優(yōu)化了數(shù)控龍門銑床關鍵零部件的力學特性。根據數(shù)控龍門銑床橫梁與立柱部件的靜動態(tài)分析結果，結合正交試驗、響應面模型和遺傳算法對6個尺寸參數(shù)進行多目標優(yōu)化設計。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%，質量減少了10.45%。
　　5.驗證了零部件優(yōu)化后對整機靜動態(tài)性能改善的效果。將橫梁和立柱結構優(yōu)化后的模型重新裝配成整機，分析了優(yōu)化后整機的靜動態(tài)特性，并與原整機模型性能進行對比分析，優(yōu)化后整機將避免了共振的發(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%，整機質量減少了1480kg，比原整機質量減少比重