机床结构三维参数化形状优化设计

基于计算机辅助设计(Computer aided design,CAD)和计算机辅助工程(Computer aided engineering,CAE)集成技术,开发三维参数化结构形状优化设计平台POSHAPE,为复杂三维机械零部件的设计提供一种通用的工具。为实现优化设计流程的自动化,将三维参数化CAD系统、有限元分析、优化求解和有限元建模等模块集成为完整的通用三维实体参数化形状优化设计系统,形成开放式的结构分析与优化设计集成系统。以CD6140A车床的导轨部分为例,在三维参数化特征造型CAD系统中,以三维实体结构几何模型为对象,以几何尺寸参数为优化设计变量,采用POSHAPE对结构进行形状优化设计,在降低车床质量的同时提高结构刚度和结构自振频率。优化设计结果为机床设计提供重要理论依据。

模态力法用于机床结构系统动态分析的研究

提出了一个适用于机床结构系统动态性能分析的高效而精确的计算方法．通过对机床中零件间多种复杂连接关系的研究，建立了分析模型装配技术，从而把零件有限元分析、结合面特征与模态综合紧密集成在一起，同时，为了提高模态综合精度和满足机床结构薄弱区域识别的需要，建立了若干新的计算公式该方法具有计算速度快、精度高，对硬件环境要求低等优点，为结构布局修改及优化设计提供了高效手段．

基于相对距离尺度TOPSIS法的机床结构优选设计研究

为了合理、高效地进行结构改进及优选设计,提出了采用相对距离尺度的改进TOPSIS评价方法,以对多种备选方案进行综合分析和优选。首先确定评价指标,建立原始数据矩阵;然后得出各评价指标的权重系数,根据可适应设计原则建立多个评价目标,并基于三种距离尺度的综合性能进行评价,总结三种距离尺度方法的特点;最后以某大型立式磨床的横梁设计方案为例,将它的12种变型作为评价目标,采用有限元分析,将其质量及动静热态特性作为评价指标,计算出三种方法下的12种评价目标的评价结果向量,并通过对比,选出综合考虑三种方法的最优评价方案。实践表明,基于相对距离尺度的TOPSIS方法能明确区分方案优劣,且与实际生产所选择方案相符合。

结合部特性参数及其在机床结构建模中的融合技术

由于功能、加工、装配、运输等方面的需要,机械结构中普遍存在着结合部,它们对机械结构的整体特性有着很大影响:刚度降低,阻尼增加,在建模时必须加以考虑。文章在研究结合部特性及其表达方法的基础上,提出了将结合部特性应用于机械结构建模的融合技术和应用方法,利用融合理论和方法可以更精确地预测整机或一台加工中心的特性。并通过某立式加工中心的实验和建模计算验证了该方法的有效性。

机床结构件轻量化设计的研究现状与进展

随着高速加工技术的发展,机床结构件的轻量化成为保证加工精度和高速度的必然要求。现多集中于结构件的筋板设计,如优化结构参数、改进结构形式和替换传统材料等,并广泛采用计算机仿真建模、分析软件。此外,轻质高效的生物结构也逐渐被应用于机床结构件的仿生设计、改进中,并取得了一定的轻量化效果,为一般机械结构的轻量化设计提供了参考。

CNC机床结构动态设计方法研究

提出机床结构动态设计基本原则。以某数控弧齿铣齿机为研究对象,应用相关的动态设计原则,通过变量化设计与有限元分析,对该机床进行结构动态设计。结果表明,应用该方法设计的机床结构具有良好的动静态特性。

基于熵权TOPSIS模型的机床结构件优选设计

针对机床重要结构件优选设计时难以在多个方案和多项性能评价指标之间进行取舍这一问题,提出了基于熵权TOPSIS模型的机床结构件优选设计。以龙门机床的定横梁为研究对象,结合有限元分析设计了10个不同的定横梁结构作为备选方案,并对10个备选方案依次进行了灵敏度分析和多目标优化,确保10个备选方案都具有相对最优尺寸参数。利用有限元软件依次对优化后的10个备选方案进行静动态特性和热特性分析,得到了优选决策的原始数据。建立了机床结构件优选评价的熵权TOPSIS数学模型,利用Matlab软件求解计算选出了最佳方案。对比分析了定横梁部件优选前后的静动态特性和热特性参数,认为优化后定横梁部件综合性能有所提升。结合实际工程经验分析了优选决策原始数据,认为优选结果符合实际,验证了熵权TOPSIS模型对机床结构件优选设计的有效性。

机床结构动力特性灵敏度分析及其应用

针对一般线性粘滞阻尼系统,并结合机床结构动态分析,简明地推导了复频率、模态阻尼,固有频率,复振型以及动柔度灵敏度计算式,并提出了计入高阶模态截断影响的振型灵敏度计算方法,编制了微机灵敏度分析通用程序,并在一台平面磨床上进行了结构灵敏度实例分析。

浅谈机床结构件的精细化设计

结构件的设计是机床产品设计过程中的核心工作。在产品中结构件联结了所有功能执行部件,其不仅承载了机床的功能、性能以及可靠性等技术指标,而且直接影响了产品的成本和价值。该文从机床结构配置、优化设计和优化工艺性3个方面对机床产品结构设计过程中的一些原则性问题进行了分析,同时对多年来积累的一些设计经验进行总结。该文叙述了机床结构设计中的1种理念,为工程技术人员在机床产品结构设计过程中能够顺利找到突破口指出了方向,同时也为其他机械产品的设计开发带来了灵感、开拓了思路。

超高速切削与现代机床结构

全面系统地论证了超高速切削新技术的定义、优点、主要应用领域和超高速切削机床的设计结构特点以及关键技术。

机床结构传递函数在线识别的试验设计

机床结构传递函数在线识别应当采用闭环系统的辨识方法.本文从闭环系统可辨识性的角度,讨论了合理进行试验系统设计的问题,提出了试验系统设计的原则.

双主轴义齿加工机床结构及空间误差模型构建

为了设计一台满足医学口腔修复领域专用的数控加工机床,运用功能分析方法对义齿加工技术的特点进行研究,明确了义齿加工机床所需具备的功能,构建了加工系统的机械结构并分析给出了一些关键部件的性能参数.基于多体系统基本理论,根据所讨论机床的实际情况推导出双主轴义齿加工机床的空间误差模型.结果证实机床的误差主要来源于各个组件单元间的3个线误差、3个角误差以及轴向间的垂直度误差,为采用适当的误差补偿策略,提高机床的加工精度,使其满足义齿加工的要求提供了理论依据.

虚拟机床结构的反问题方法

介绍了车削加工物理仿真系统的加工工件尺寸精度影响趋势预报中机床结构的模拟方法。以实测数据为依据,采用反问题解法构造了与实际结构刚度相当的虚拟结构模型,代替了复杂的实际结构模型。推导出求虚拟结构参数公式,编制了程序,并以实例证明了算法的有效性。

机床结构传递函数在线识别的可辨识性

肯定了机床结构传递函数的在线识别应当采用闭环系统的辨识方法，讨论了机床切削闭环系统的可辨识性，给出了机床结构传递函数在线识别试验设计的原则。

数控机床结构热性能分析与支撑部件拓扑优化设计

针对数控机床结构受热时,温度应力导致的机床微小变形,介绍使用ANSYS软件进行机床结构热性能分析模拟研究过程,其中包括机床连续区域的模型构建、网格划分、插值函数的构建、参数设置及边界约束的设置等等流程。通过实际机床案例进行机床支撑部位的拓扑优化设计研究,经实践证实,拓扑优化效果明显,整机结果令人满意。

三标度AHP多层模糊评价法在机床结构件优选设计中的应用

针对机床结构件多设计方案优选决策这一包含多层次、多指标,定性和定量因素并存的综合决策问题,提出了利用三标度AHP多层模糊评价法对机床结构件进行优选设计。以龙门机床立柱结构件为研究对象,在综合考虑其材料选用、结构设计及优化的基础上,得到了4种不同的立柱结构件作为备选方案。利用有限元分析软件对备选方案进行了静力学分析、模态分析和热分析,得到了影响立柱综合性能的3大要素14个性能指标作为优选设计的原始数据。建立了机床结构件三标度AHP多层模糊评价模型,代数数据计算求解,定量的找出了最优方案。经课题组人员分析比较并结合专家意见,认为采用三标度AHP多层模糊评价法找出的最优方案符合工程实际,方法有效可行。

虚拟机床加工系统中机床结构的描述及实现

在虚拟机床加工系统中 ,虚拟机床拓扑模型的建立是全部工作的基础。本课题采用运动链的机构代码 ,建立了机床结构的描述方法 。

通过改善机床结构提高电火花线切割加工精度

通过对电火花线切割机在使用中存在的问题进行分析,提出了改善导电块和改装电机的解决方法,并根据这两种解决方法进行了相应改进。改进后的电火花线切割机在使用性能上有了很大的改进。所介绍方法也可以作为电火花线切割机生产厂家在进行此类型电火花线切割机生产时借鉴之用。

机床结构配置的创新

结构配置是机床创新的关键数控机床是典型的机电一体化产品,它的特点是在床身、立柱等基础结构件上配置运动部件,在数控程序的控制下使工件与刀具产生相对运动而进行加工。基础结构件是承载运动部件的主体,其配置决定了机床的布局特征。

多功能车铣镗复合专用机床结构

介绍了一种多功能车铣镗复合专用机床结构,通过机床布局的结合方式变换,在一次装夹中完成对回转体零件车铣加工和支架零件铣镗加工的效果,做到结合方便、一机多用,实现机械加工的车铣复合、铣镗复合加工的综合功能。