雙軸數控專用機床可靠性優(yōu)化設計研究.pdf

1、數控機床作為現代制造業(yè)的主流加工設備，其擁有量及其性能水平是國家競爭力的重要標志之一。目前，國內數控機床的水平與發(fā)達國家相比技術上存在很大差距，特別是整機的精度和可靠性，不能滿足現代加工行業(yè)不斷增長的需求。同時，由于機床設計過程采用傳統(tǒng)方法，選取較大的安全系數，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，機床的可靠性也得不到保障。為此，在機床優(yōu)化設計過程中，要進行可靠性研究，從而保證機床的性能。
　　本

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

3、力情況進行研究，并對其進行有限元分析;分析主軸箱及副主軸箱的靜動態(tài)特性，獲得其位移和應力分布云圖，分析其安全性，奠定了優(yōu)化設計的基礎。
　　(3)建立主、副軸箱熱—結構耦合研究的有限元模型，分析主、副軸箱的溫度場分布，實驗驗證模型的準確性;以主、副軸箱重量最輕為優(yōu)化目標，集成Isight建立主、副軸箱的多學科可靠性優(yōu)化數學模型;研究設計變量對優(yōu)化目標的影響，在滿足可靠性的基礎上對主、副軸箱進行優(yōu)化，優(yōu)化后的主、副軸箱重量減小，可靠

4、性提高。
　　(4)對雙軸數控專用車床床身的動態(tài)特性進行了分析，基于分析結果，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)化的數學模型，分析設計變量對固有振動頻率的影響，采用遺傳算法對床身進行可靠性優(yōu)化設計，并獲得了期望的結果。
　　通過對雙軸數控專用機床關鍵部件的有限元分析及可靠性優(yōu)化設計，減輕了機床的重量，關鍵部件的可靠性得到不同程度的提高。本文的優(yōu)化結果為改進數控機床的結構提供了理論依據