加工中心床身尺寸元結構方法的優(yōu)化


1    引言
      隨著科學技術的快速發(fā)展,高檔數(shù)控機床正向高速度、高精 度、高效率、復合化方向發(fā)展。  床身是數(shù)控機床的關鍵基礎支撐件,而且床身的結構尺寸及重量較大,其本身的靜動剛度、抗震性以及熱穩(wěn)定性直接影響到整機的工作性能[1-2]。所以對床身尺寸優(yōu)化能很好的節(jié)省材料,進而提高床身的使用性能,會給機床廠家?guī)?可觀的經(jīng)濟效益。但是由于床身結構復雜,因此考慮以構成機床床  身的內(nèi)部結構為出發(fā)點,引入元結構的基本概念來對床身尺寸進行  優(yōu)化,其中元結構的基本思想就是把機床床身組成的形體進行分解,最終可以分解得到一些基本的單元結構[3-4]。文獻[5]在理論模型基礎上對機床床身進行靜力學分析和動力學分析;文獻[6]從加工工藝角度對機床結構性能分析,尤其與機床連接部分對結構影響分析,具有一定研究意義;文獻[7-8]考慮機床結構對整機動態(tài)特性影響進行有效分析,采用有限元方法進行優(yōu)化設計。另外床身結構將直 接影響床身幾何精度,比如床身本身結構及性能,床身安裝牢固;床 頭箱與床身連接,臥式機床尾座與床身連接、床身上導軌幾何精度及與滑鞍運動精度關系,及其保持性等等[9-10]。
2    典型筋格結構的選擇及類型
      加工中心機床床身內(nèi)部筋格單元結構尺寸有大有小,位置 有高有低,筋格壁板有厚有薄,對機床每一筋格進行尺寸優(yōu)化顯 然不現(xiàn)實,因此,對筋格進行分類和把具有典型代表結構的筋格 篩選出來顯得非常必要。將床身內(nèi)數(shù)量大、出砂孔布置類型相同(X、Y 方向出砂孔呈圓形,Z 方向出砂孔呈方形)的六面體六出砂孔筋格單元看作是典型筋格結構。這類典型筋格結構形狀規(guī)則, 數(shù)量大,分析計算容易,其機械性能可以代表床身大部分筋格的機械性能,是理想的尺寸結構優(yōu)化對象。床身內(nèi)部筋格數(shù)量眾多、  尺寸各異、位置不同。為了之后進行類別劃分,我們要對眾多筋格進行筋格編號。參考筋格編號,如圖 1 所示。


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5  結論
       (1)筋格典型結構組成的筋格二元聯(lián)合體修改前后,在質(zhì)量 上下降 3.69%的情況下,前四階振頻分別有不同程度的提高,筋格聯(lián)合體性能得到改善。(2)各階振頻的大小不隨筋格質(zhì)量的大 小而變化,而與具體的筋格結構相關;另外筋格聯(lián)合體各階振頻 介于構成其的兩單個筋格相應振頻之間。(3)通過有效優(yōu)化設計 分析,在加工中心床身結構質(zhì)量減小的情況下,動態(tài)性能得到改 善,即筋格的尺寸優(yōu)化是有效的。


標簽: 加工中心  
分類: 加工中心  
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