重型车床床身性能分析及多目标参数优化

发布时间：2024-02-25 02:16

　　以重型卧式车床床身为研究对象,为满足床身在静刚度不降低条件下达到轻量化、动静态性能好这一要求,提出以质量、最大变形和低阶固有频率为目标的优化设计方法。通过正交实验法建立了床身低阶固有频率、最大变形和质量关于筋板厚度的响应面模型,并对模型的准确性进行了验证。运用带有非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对床身进行多目标优化求解,得到了Pareto最优解集。在此基础之上,采用基于信息熵赋权的多目标灰靶决策算法对Pareto解集进行优选。通过对最终方案进行有限元分析,优化后的床身动静态性能略有提高,质量减轻了604kg。具体算例表明,该方法具有实用性。

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【部分图文】：

图1某型号重型卧式车床

某万能通用类重型卧式车床，如图1所示。该机床可加工的最大工件重量为32t，最大回转直径为1600mm，主轴转速范围为（0.86～1500)r/min。主轴箱固定于基座之上，床身与该基座不是一体的。床身采用三导轨式结构，且由两段子床身拼接而成，子床身内部包含着纵横交错的筋板，起着支....

图2静力学分析结果

床身受力除了尾座、刀架、工件的重力以外，还包括加工过程中所受的切削力。将该力分解成沿不同坐标轴上的三个分力，如图1所示。其中进给力Ff使床身产生拉伸变形，影响很小，不予考虑。在（xz）平面内，主切削力Fc经刀架作用于床身，通过工件对卡盘和尾座将产生反作用力F1、F2，同理，F3、....

图3一阶振型图

可见，在其他条件不变的前提下，提高系统固有频率或者增加结构刚度均能够改善床身动态性能。由于床身只有低阶固有频率才有可能同工作频率相等进而发生共振，因而只考虑低阶模态。模态分析结果，如表1所示。一阶振型图，如图3所示。为了反映床身在动态切削载荷下的性能变化情况，通过对导轨面施加频率....

图4幅频特性曲线

为了反映床身在动态切削载荷下的性能变化情况，通过对导轨面施加频率为（250～400)Hz的切削激振载荷，采用完全法分60步计算出床身在切削简谐力作用下的无阻尼幅频特性曲线，如图4所示。不同的激振频率对应的幅值是不同的，在横坐标为297.5Hz、310Hz、332.5Hz附近出现峰....

本文编号：3909914