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    技術(shù)文章

    基于正交試驗(yàn)、組合賦權(quán)-灰色關(guān)聯(lián)的加工中心橫梁優(yōu)化設(shè)計(jì)

    閱讀:144          發(fā)布時(shí)間:2020-8-12

    文章預(yù)覽:

    加工中心行業(yè)作為裝備制造業(yè)的重要領(lǐng)域,也正在隨著中國經(jīng)濟(jì)一起步入了一個(gè)新的歷史發(fā)展階段;在這一新常態(tài)下,給國內(nèi)的制造業(yè),特別是加工中心行業(yè)帶來了不小的挑戰(zhàn),但是,對(duì)于有一定規(guī)模的企業(yè)來說這既是挑戰(zhàn),更是機(jī)遇企業(yè)只有通過技術(shù)創(chuàng)新,產(chǎn)品升級(jí),提高產(chǎn)品質(zhì)量才能立于不敗之地橫梁作為加工中心的重要部件,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理,直接影響著加工中心剛度及加工精度,近年來,橫梁已經(jīng)成為眾多學(xué)者的研究對(duì)象。

    謝黎明等對(duì)加工中心橫梁內(nèi)部的筋板結(jié)構(gòu),筋板的數(shù)量進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),提出將橫梁內(nèi)部筋板改為X型,數(shù)星由3塊變?yōu)?塊,厚度由10 mm增加到15 mm,橫梁內(nèi)部增加縱向筋板等措施,通過有限元分析法分析了優(yōu)化前后橫梁的靜、動(dòng)態(tài)性能,證明了優(yōu)化設(shè)計(jì)的可行性:唐振宇等設(shè)計(jì)了 4種筋板結(jié)構(gòu)的橫梁,通過有限元分析證明了 0型筋板結(jié)構(gòu)的橫梁為方案;候紅玲等對(duì)截面不同的幾種橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜、動(dòng)態(tài)特性分析,通過模態(tài)分析挑選出矩形截面橫梁為結(jié)構(gòu)方案;王艷青等[5]根據(jù)加工中心的加工要求,設(shè)計(jì)出橫梁筋板的類桁架結(jié)構(gòu)形式,通過對(duì)4種橫梁靜力學(xué)分析,證明優(yōu)化后的橫梁具有較高的結(jié)構(gòu)剛性;劉興卓等[6]對(duì)加工中心橫梁直線導(dǎo)軌仿形裝置進(jìn)行仿形加工設(shè)計(jì),降低了加工中心橫梁仿形加工的難度,提高了加工中心加工的精度。

    本文中設(shè)計(jì)了 6種筋板結(jié)構(gòu)的橫梁,挑選出4種結(jié)構(gòu)橫梁進(jìn)行了三因素四水平的正交試驗(yàn),以橫梁筋板結(jié)構(gòu)、筋板厚度、上導(dǎo)軌支撐筋板傾斜角度作為試驗(yàn)因素,以橫梁質(zhì)量、大耦合變形、大耦合應(yīng)力、一階固有頻率作為評(píng)估指標(biāo),釆用組合賦權(quán)和灰色關(guān)聯(lián)法處理數(shù)據(jù),挑選出的參數(shù)組合,得到的方案。

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    結(jié)束語:

    (1) 對(duì)橫梁僅在自重,滑板組件重力和自重共同作用的情況下進(jìn)行了分析,因橫梁自重引起的變形占總形變量的44. 9% ,說明因橫梁自重引起的橫梁彎曲變形占有較大的比例,因此在對(duì)橫梁等大型零部件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化中,應(yīng)該將零件重量作為評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)_

    (2) 針對(duì)受力變形大的上導(dǎo)軌部位,將其下端的支撐筋板由原來的水平設(shè)計(jì)變?yōu)閮A斜45 :的設(shè)計(jì),對(duì)減少橫梁上導(dǎo)軌面變形和減輕橫梁質(zhì)量起到了重要的作用。運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)橫梁的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),并且采用組合賦權(quán)-灰色關(guān)聯(lián)方法分析試驗(yàn)數(shù)據(jù),綜合考慮主觀和客觀因素,實(shí)現(xiàn)以較少的試驗(yàn)次數(shù),獲得試驗(yàn)參數(shù)組合,此外,通過對(duì)比多種優(yōu)化方法,說明了正交試驗(yàn),組合賦權(quán)-灰色關(guān)聯(lián)法的合理可靠性,及較強(qiáng)的工程實(shí)用性?

    (3) 優(yōu)化設(shè)計(jì)后的橫梁質(zhì)量減輕了 466 kg,大耦合變形減少了 7. 36% 階固有頻率提高了 2.91% ,橫梁綜合性能得到了有效提高,優(yōu)化設(shè)計(jì)效果明顯?

    (4) 本文中以橫梁內(nèi)部筋板結(jié)構(gòu)、筋板厚度和上導(dǎo)軌支撐筋板結(jié)構(gòu)作為試驗(yàn)因素,以橫梁質(zhì)量、大耦合變形、大耦合應(yīng)力和一階固有頻率作為評(píng)估指標(biāo),運(yùn)用組合賦權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)法處理分析數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)橫梁參數(shù)組合的選取,在以后的研究中,如果將橫梁外形尺寸、橫梁箱體結(jié)構(gòu)的壁厚等,也作為試驗(yàn)的因素,并且結(jié)合靈敏度分析方法,將進(jìn)_步提高橫梁各參數(shù)選取的精確性,提高橫梁的綜合性能。


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