基于Kriging模型的主轴箱多目标尺寸优化

以自研五轴工具磨床为研究对象,利用Inventor建立其三维模型,导入ANSYS Workbench建立其整机有限元模型,通过对整机的模态分析与谐响应分析确定主轴箱为影响整机动态特性的关键部件。对主轴箱进行静动态特性分析,以主轴箱1阶固有频率、几何质量与最大变形量为目标函数,以主轴箱各壁厚以及斜度等为设计变量,基于Kriging法建立其响应面模型,对其进行多目标优化,从而得出最优Pareto解集,最后对优化后主轴箱进行验证。结果表明:主轴箱的1阶固有频率从113.03 Hz提升至144.50 Hz,提升了27.84%,几何质量减少了3.83%,最大变形量减少了10.31%,主轴箱综合性能显著提高。

基于五轴平台的枞树型轮槽铣刀加工工艺分析

轮槽成型铣刀是加工汽轮机轮毂槽的重要工具,其结构复杂且加工困难。为提高加工效率和精度,以某型高速钢轮槽铣刀为例,提出基于五轴平台的加工工艺方法。使用UG软件基于五轴车铣复合机床规划粗加工刀具路径,并采用专用后置处理器生成数控加工程序,通过虚拟机床进行仿真验证;采用NUMROTO软件规划精加工路径,获得磨削NC代码并进行虚拟加工验证;进行实际切削验证,通过DOOSAN PUMA SMX2600ST车铣复合加工中心对刀具进行粗加工后,在SAACKE UWIF五轴工具磨床上完成刀具的精加工。实验结果证明,该工艺方法不仅能保证产品质量符合工艺设计要求,而且制造效率提高了20%。

基于PLA材料3D打印表面尺寸精度的参数优化

针对熔融沉积3D打印过程中确立最佳打印参数的困难性,研究了聚乳酸(PLA)材料在打印直纹面试件时打印参数对其尺寸精度的影响,以打印层高、打印速度、打印温度、底板温度、冷却静置时间为尺寸精度影响因子,设计了正交试验。首先对打印试件的形状特征进行测量,以打印试件的Y向和Z向尺寸为参数优化的指标,利用综合评分法将双验证指标进行加权处理,最后通过对试验数据进行极差分析和方差分析。结果表明,对样件表面尺寸精度影响的主次顺序为:打印层高>打印温度>打印速度>底板温度>冷却静置时间。工艺参数的最佳组合为层高为0.10 mm,打印速度为40 mm/s,打印温度为200℃,底板温度60℃,冷却静置时间30 min。

基于Sobol法的五轴工具磨床几何误差辨识

机床的加工精度受诸多方面的误差影响,包括力、热、几何、运动等误差,其中几何误差影响较大。本文以自主研发的五轴工具磨床为研究对象,研究该磨床存在的几何误差影响程度,为该磨床在后续使用过程中进行误差补偿提供理论依据。首先,基于多体系统理论建立磨床的拓扑结构,确定了该磨床结构空间存在的37项几何误差;其次,利用体间齐次坐标变换矩阵理论建立了磨床综合误差模型;最后,使用Sobol全局灵敏度分析法与准蒙特卡罗估算法对磨床误差模型进行分析,计算出各几何误差项对整体几何误差空间的影响程度。结果表明:在磨床的37项几何误差中,影响该磨床空间几何误差较大的误差项为偏摆角误差与滚转角误差,为后续的误差补偿提供了理论依据。

九轴五联动车铣复合机床的后置处理研究

车铣复合式五轴联动机床能在工件一次装夹下执行车、铣等多种加工方式,由于存在多条运动链,后处理的开发相对于传统五轴联动机床更加复杂。以SMX2600ST机床为研究对象,首先通过机床结构分析,得出机床所有的运动链;然后建立运动坐标系,通过齐次坐标变换求解出不同加工模式下的运动学模型,并分析了刀具姿态在不同象限下的角度取值;再利用Visual Basic语言开发了此机床的专用后处理软件;最后,以某叶根成形铣刀的仿真和实际加工验证了该后置处理算法的正确性.

基于PT100的数控机床主轴温度采集系统设计

针对数控机床主轴温度采集装置目前匮乏的现状,该文设计了基于PT100与STC89C52RC的数控机床主轴温度采集系统。首先通过热电阻式传感器PT100捕捉主轴的温度变化,检测值通过测温电路传输至模量转换芯片,芯片将生成的数字信号传输至单片机,随后通过液晶显示器LCD1602显示出来,同时单片机也将接受到的数字信号发送至外部存储芯片,在数据采集结束后可以通过串口通信将存储的数据传输至PC端进行进一步分析。该系统结构简单、成本低廉,且在仿真与实践测试中能够稳定运行,测量精准,具有较大的实践意义以及推广价值。

基于PLA材料的3D打印悬垂结构表面精度优化

熔融沉积成型3D打印利用逐层累积的方法可以快速制造出复杂型腔的零件和模型,但此制造方式下零件容易出现表面缺陷和尺寸误差。文章针对零件在打印过程中悬垂部分底面出现的筋状拉丝问题,通过前处理添加致密层和后处理利用化学溶液抛光的方法进行实验,测量打印零件悬垂部分圆柱度,以直接打印零件测量的圆柱度为基准。结果表明:只经过前处理的零件其圆柱度相比未做处理的零件提升了13.6%。只经过后处理的零件其圆柱度相比未做处理的零件提升了18.7%。前处理与后处理相结合而得到的零件其悬垂部分圆柱度精度提升了64.3%。研究验证了前处理与后处理结合可有效地解决悬垂部分出现的筋状拉丝情况。