雙軸數(shù)控專用機(jī)床可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代制造業(yè)的主流加工設(shè)備，其擁有量及其性能水平是國家競爭力的重要標(biāo)志之一。目前，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的水平與發(fā)達(dá)國家相比技術(shù)上存在很大差距，特別是整機(jī)的精度和可靠性，不能滿足現(xiàn)代加工行業(yè)不斷增長的需求。同時(shí)，由于機(jī)床設(shè)計(jì)過程采用傳統(tǒng)方法，選取較大的安全系數(shù)，且優(yōu)化過程沒有考慮加工誤差等不確定性因素的影響，不僅造成材料資源的浪費(fèi)，機(jī)床的可靠性也得不到保障。為此，在機(jī)床優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，要進(jìn)行可靠性研究，從而保證機(jī)床的性能。
　　本

2、文以加工軸承套圈的某雙軸數(shù)控專用機(jī)床為研究對象，針對機(jī)床存在的重量大的問題，以機(jī)床重量最輕為優(yōu)化目標(biāo)，采用可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，完成了該機(jī)床關(guān)鍵部件的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)分析雙軸數(shù)控專用機(jī)床可靠性優(yōu)化的問題，確定雙軸數(shù)控專用機(jī)床可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的對象及優(yōu)化目標(biāo)，研究優(yōu)化建模方法，并研究了雙軸數(shù)控專用機(jī)床可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)求解策略。
　　(2)雙軸數(shù)控專用機(jī)床為雙主軸加工，對不同工況下的主軸部件及副主軸部件受

3、力情況進(jìn)行研究，并對其進(jìn)行有限元分析;分析主軸箱及副主軸箱的靜動態(tài)特性，獲得其位移和應(yīng)力分布云圖，分析其安全性，奠定了優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
　　(3)建立主、副軸箱熱—結(jié)構(gòu)耦合研究的有限元模型，分析主、副軸箱的溫度場分布，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性;以主、副軸箱重量最輕為優(yōu)化目標(biāo)，集成Isight建立主、副軸箱的多學(xué)科可靠性優(yōu)化數(shù)學(xué)模型;研究設(shè)計(jì)變量對優(yōu)化目標(biāo)的影響，在滿足可靠性的基礎(chǔ)上對主、副軸箱進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的主、副軸箱重量減小，可靠

4、性提高。
　　(4)對雙軸數(shù)控專用車床床身的動態(tài)特性進(jìn)行了分析，基于分析結(jié)果，確定優(yōu)化約束條件，集成Pro/E、ANSYS和Isight，建立床身可靠性優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，分析設(shè)計(jì)變量對固有振動頻率的影響，采用遺傳算法對床身進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，并獲得了期望的結(jié)果。
　　通過對雙軸數(shù)控專用機(jī)床關(guān)鍵部件的有限元分析及可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕了機(jī)床的重量，關(guān)鍵部件的可靠性得到不同程度的提高。本文的優(yōu)化結(jié)果為改進(jìn)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)提供了理論依據(jù)