窄長(zhǎng)鋁材構(gòu)件鋸銑復(fù)合加工設(shè)備靜動(dòng)態(tài)特性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、窄長(zhǎng)鋁材構(gòu)件密度小、強(qiáng)度高、易加工，耐腐蝕且易回收利用，廣泛地應(yīng)用于建筑、汽車、軌道交通、航空和船舶等領(lǐng)域，鋁型材的加工效率和精度等要求隨之提升，其加工技術(shù)及設(shè)備受到越來(lái)越多的重視。目前，窄長(zhǎng)鋁材構(gòu)件生產(chǎn)廠家多采用大跨距龍門加工中心進(jìn)行生產(chǎn)，設(shè)備投入高、加工效率低，而適合窄長(zhǎng)鋁材工件快速裝卸及加工的開(kāi)放式（C型結(jié)構(gòu)）鋁型材加工中心靜動(dòng)態(tài)特性較差，加工精度低。因此，開(kāi)發(fā)一種高效、靜動(dòng)態(tài)特性良好、經(jīng)濟(jì)性的窄長(zhǎng)鋁材構(gòu)件加工設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)鋁材構(gòu)件

2、的鋸銑復(fù)合加工，具有重要意義。
　　論文通過(guò)對(duì)窄長(zhǎng)鋁材構(gòu)件結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外相關(guān)加工設(shè)備的調(diào)研，確定了窄長(zhǎng)鋁材構(gòu)件鋸銑復(fù)合加工設(shè)備的設(shè)計(jì)要求、整體布局、主要技術(shù)參數(shù)和精度指標(biāo)，基于模塊化設(shè)計(jì)原理對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行了模塊劃分，著重闡述了加工設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)及關(guān)鍵部件橫梁、拼接床身的設(shè)計(jì)過(guò)程。
　　對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)特性分析及薄弱環(huán)節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)。分析了考慮切削力和不考慮切削力兩種情況下整機(jī)靜力變形情況;二基于串聯(lián)剛度場(chǎng)理論,分析了

3、各部件位移量占系統(tǒng)總位移量的百分比、系統(tǒng)剛度的拐點(diǎn)等特性，找出了系統(tǒng)靜剛度的薄弱環(huán)節(jié);通過(guò)整機(jī)模態(tài)分析獲得了前六階固有頻率及振型，找出了整機(jī)動(dòng)態(tài)特性薄弱環(huán)節(jié);采用梯度優(yōu)化方法，對(duì)薄弱環(huán)節(jié)——滑枕的厚度尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。
　　對(duì)關(guān)鍵部件橫梁進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)特性分析。分析了橫梁多位置工況下的靜力學(xué)特性，得到了橫梁Z向變形量曲線及整機(jī)Y向直線度誤差;對(duì)橫梁進(jìn)行模態(tài)及諧響應(yīng)分析，獲取橫梁結(jié)構(gòu)的前六階固有頻率及振型，并得到橫梁的頻幅響應(yīng)曲線，為加

4、工參數(shù)選取提供了理論依據(jù)。
　　基于響應(yīng)面模型與遺傳算法對(duì)加工設(shè)備床身進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)。基于中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及Kriging近似模型，建立了床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸入與結(jié)構(gòu)響應(yīng)輸出關(guān)系的響應(yīng)面模型;結(jié)合床身結(jié)構(gòu)響應(yīng)面模型，建立并求解了床身質(zhì)量參數(shù)遺傳算法優(yōu)化數(shù)學(xué)模型;分析了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的靈敏度，得到了床身設(shè)計(jì)參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化的修正最優(yōu)解集，實(shí)現(xiàn)了床身輕量化設(shè)計(jì)。
　　本課題的研究可為窄長(zhǎng)鋁材構(gòu)件加工設(shè)備研發(fā)提供方法，為研究