龙门加工中心横梁组件静动态分析及结构改进

为提高龙门加工中心的静动态特性,保证加工工件的几何精度,运用有限元软件对横梁组件进行了静动态分析,发现横梁是横梁组件的薄弱结构.采用对角筋板理论,对横梁进行了结构改进,并进行有限元分析.结果表明,改进后横梁组件的变形量减少了7.6％,一阶模态频率提高了17.2％,静动态特性得到了明显提高.最后通过实验结果与理论结果进行对比,验证了改进方案的合理性,为横梁组件结构设计提供了理论依据.     

GMCU2060龙门加工中心横梁结构有限元分析

建立GMCU2060横梁移动龙门加工中心横梁有限元模型,对横梁进行静动态刚度分析,结果表明:横梁结构中加强筋相对薄弱。提出在其余参数不变的前提下、增加加强筋厚度的改进方案。分析结果表明:在质量不增加的情况下,改进后的横梁在重力作用下的最大变形为0.029 mm,一阶固有频率由96 Hz提高到115 Hz,满足设计指标要求。     

龙门加工中心移动横梁模糊PID控制器的设计与仿真

磁悬浮系统是典型的非线性迟滞系统,针对其特点提出了可以显著降低悬浮磁铁功耗的电磁永磁混合悬浮技术.为了解决电磁铁线圈中的电流变化对总体刚度的影响,采用双闭环控制系统,即在位置环内引入电流环,构成位置电流双闭环系统.根据机床加工过程的特点,设计出符合机床悬浮横梁要求的模糊PID控制器.通过仿真结果的比较,可以看出采用模糊PID控制器提高了悬浮系统的刚度,能够满足机床磁悬浮横梁系统的精度要求.     

龙门移动式数控加工中心横梁电悬浮高度的H∞控制

针对龙门移动式数控加工中心,论文首先提出了将大型移动部件即移动横梁悬浮起来的设想,实现无摩擦高精度快速定位。然后针对扰动设计了可以提高电磁悬浮气隙高度之刚度的H∞鲁棒控制器。该种方法易于工程实现和构成闭环系统。仿真结果表明,这种控制方案有较好的动态、静态特性及鲁棒性,满足对悬浮高度之高刚度的性能要求。     

基于拓扑优化的龙门加工中心横梁轻量化设计

以大型铝材构件高速高效龙门加工中心的焊接横梁为研究对象,确定其结构原始方案,并对该方案进行静动态特性分析,获取主轴组件沿机床Y/Z向移动时刀头的位移情况以及横梁的前六阶固有频率和振型。基于变密度法对连续体结构横梁进行了拓扑优化设计,建立了最大刚度设计的拓扑优化模型和特征值问题的结构动力学拓扑优化模型。在Hypermesh/Optisruct中建立了不同优化模型的目标函数、约束条件、优化变量,对横梁的板筋布置、后壁板分别进行的优化。与优化前的结构相比较横梁的重量减轻11.5%,实现了横梁的轻量化设计,同时横梁的综合性能得到了明显的改善。     

高速龙门五轴加工中心静刚度分析与结构优化

静刚度是机床最重要的性能指标之一,在机床设计阶段需对其进行预估.在高速龙门五轴加工中心的设计中,采用有限元分析技术对机床整机及主要部件进行了静力学分析,发现横梁与滑枕为影响整机静刚度的薄弱环节,对横梁与滑枕的结构进行优化改进,从而提高了机床的静刚度,并在实际应用中获得了良好的效果.     

重切龙门镗铣加工中心结构静动态特性分析

为了在设计阶段精准评估重切龙门镗铣加工中心结构的动静态特性,建立加工中心整机结构有限元仿真模型,分析其静、动态特性。通过模态测试验证动态仿真模型的准确性和有效性,根据分析结果提出加工中心的结构优化建议。结果表明：由于滑枕的静刚度不足,导致加工中心 Y 方向的静刚度较低,在1 500 N切削力作用下,最大变形可达0.008 137 mm;加工中心的前6阶实测固有频率分别是41.87、55.69、88.06、103.45、129.68、159.41 Hz,前6阶固有频率的平均仿真计算误差为6.5%,立柱和滑枕位置在外部激振力作用下易发生较大的动态变形响应。     

双立柱龙门数控加工中心焊接横梁力学特性分析

采用ANSYS workbench对双立柱龙门加工中心横梁的铸造结构和焊接结构进行了静力学分析和模态分析,比较了两种结构的优缺点。结果表明,通过合理设置焊接结构横梁内部筋板,使横梁重量减轻10%,并显著提高龙门加工中心焊接结构横梁刚度,同时有效避免了薄钢板封闭框架结构易产生的薄壁颤振现象,为机床的小批量个性定制化制造提供了新思路。     

大型龙门式加工中心横梁筋板设计与分析

大型龙门式加工中心的龙门式结构中,横梁是其关键部件之一,起着连接滑座、滑鞍等关键部件的作用,而横梁自身的设计结构及布局决定了其静、动态特性,其中横梁筋板的动、静态特性直接关系到加工中心的整机性能.对大型龙门式加工中心常用的4种筋板结构横梁的静、动态特性进行仿真分析,结果表明,O型筋板结构横梁的静、动态特性最优.采用O型...     

双主轴卧式加工中心横梁结构综合优化设计

为了在降低横梁总质量的同时保证其低阶固有频率和刚度,提出一种结合拓扑结构和尺寸优化的设计方法。使用拓扑优化方法确定横梁内部结构,并对它进行修复;根据修复后横梁的有限元分析结果,以横梁内部的厚度、孔尺寸等多个参数为设计变量,整体最大变形和1阶固有频率为约束条件,采用总质量最小为目标函数建立数学模型。利用多目标遗传算法（MOGA）进行求解,通过CCD试验设计获得初始样本点,并使用Kriging模型建立响应面。经过多次试验发现,横梁的总质量相比于优化前减少了20.3%。     

龙门五轴加工中心薄弱环节的改进设计

以某型龙门五轴加工中心为研究对象,采用有限元分析的基本理论对整机进行动静态特性分析。建立了有限元模型,并对其进行了3个方向静刚度的对比分析,结合前4阶模态振型找出了影响整机动静态特性的薄弱环节——横梁,在不改变原有横梁结构基础上提出了3种优化方案。结果表明:改进结构3最为合理,并通过静变形量实验验证了改进后结构的正确性,从而提高了整机的动静态特性。     

基于鲁棒补偿龙门移动镗铣加工中心模糊控制

针对加工中心高精度、微进给直线电机伺服系统的特点,首先设计了鲁棒补偿器补偿直线伺服系统低速时参数变化、摩擦扰动以及非线性等不确定因素.然后,对双直线同步驱动系统采用模糊协调同步控制策略.通过设计的两通道间模糊协调控制器的调节作用,进一步克服了双直线电机伺服系统位置输出的偏差,以实现同步的目的.仿真结果表明,所提出的这种复合同步控制策略具有较高的同步精度,鲁棒性强,可以满足对加工中心对低速时同步的要求.     

龙门移动式镗铣加工中心自校正调节器控制

对龙门移动式镗铣加工中心两立柱位置同步控制提出了一种新的自校正调节器控制方法。用递推最小二乘辨识算法对被控对象参数在线辨识，用H∞鲁棒控制算法对调节器参数在线求解，使系统在未知有界扰动，参数变化和未建模动态等不确定性因素同时存在时，对调节器参数进行自动整定，保证速度同步控制的鲁棒性，从而间接实现位置同步控制，仿真结果表明该方案控制效果好，鲁棒性强，满足对龙门移动式镗铣加工中心速度同步以及位置一致性的要求。     

龙门加工中心主轴滑枕结构有限元分析技术研究

龙门加工中心主轴滑枕结构是连接刀具和机床的一个重要部件,其受切削力和受热变形将直接影响刀具的加工精度.通过建立龙门加工中心主轴滑枕结构的有限元分析模型,在计算热源发热量以及主轴滑枕结构热边界条件的基础上,利用ANSYS有限元分析软件在其工作状态下进行切削力变形分析、稳态热变形分析以及热-结构耦合分析.得到了主轴不同转速条件下主轴滑枕结构热态性能及刀盘直径方向变形规律,为该型龙门加工中心主轴滑枕结构优化设计和热变形补偿提供了理论依据.     

龙门移动式镗铣加工中心自校正调节器控制

对龙门移动式镗铣加工中心两立柱位置同步控制提出了一种新的自校正调节器控制方法.用递推最小二乘辨识算法对被控对象参数在线辨识,用H∞鲁棒控制算法对调节器参数在线求解,使系统在未知有界扰动、参数变化和未建模动态等不确定性因素同时存在时,对调节器参数进行自动整定,保证速度同步控制的鲁棒性,从而间接实现位置同步控制.仿真结果表明该方案控制效果好,鲁棒性强,满足对龙门移动式镗铣加工中心速度同步以及位置一致性的要求.     

微型移动龙门式铣床本体静动态特性分析

机床有限元分析可以准确预测机床的性能,缩短机床研发周期,且龙门式铣床具有行程大、占地面积小等优点,因此龙门铣床的结构设计受到了广泛关注。以微型移动龙门式铣床为研究对象,建立了其本体结构有限元模型,在具体工况下对其进行静力学分析,得到了其应力、位移云图和静刚度;通过模态分析,得到其前十阶模态固有频率和主振型。找到了机床的薄弱环节,为该铣床结构优化提供了依据。     

微型移动龙门式铣床结构优化设计

针对某微型移动龙门式数控铣床的结构薄弱处,提出一种基于拓扑优化以及正交试验设计方法的整机优化设计方法。首先,建立其本体有限元模型,在具体工况下对其进行了静力学分析,得到了位移、应力云图;通过模态分析,得到其前十阶模态固有频率和主振型。根据有限元分析结果,基于拓扑优化原理,以最小应变能为目标函数,立柱质量为约束条件,对微型铣床立柱进行了优化设计;采用正交试验的方法,以工作台自重下最大位移为优化目标,T形槽大小、槽间距、工作台厚度和工作台支撑面积为设计变量,对工作台进行了优化设计。最后对优化后整机结构进行了有限元仿真,结果表明优化后整机静动态性能有了明显提高。     

高架桥式龙门加工中心滑台结构的动态优化设计

分析了组合封闭薄壁结构中无载构件的特性和对角筋板具有优良扭转刚度的原理，提出以结构的振型为依据，采用适当的筋板结构型式，可以提高结构的动刚度。以此为依据，对高架桥式龙门加工中心的滑台进行优化设计，得到了满意的结果。     

多轴联动龙门式加工中心主体结构有限元分析

采用有限元软件SAMCEF Mecano,建立了多轴联动龙门式加工中心主体结构的仿真模型,基于结合面特性参数数据库,采用用户自定义矩阵来处理机床结合部的接触问题,对加工中心进行了静、动态特性分析,得出了加工中心的静刚度、模态振型、动刚度.找出了机床的薄弱环节.通过建立动态的有限元模型,对加工中心进行了动力学分析,得出不同时刻应力变化云图.验证了静、动态特性分析的正确性.这些内容为进一步的研究加工中心的动态特性、结构优化设计以及轻量化设计提供了重要依据.     

高速立式加工中心动态特性分析及结构改进

利用ANSYS Workbench软件对高速立式加工中心整机进行模态和谐响应分析,获得了感兴趣频段的固有频率.通过对整机各阶模态振型进行分析,找到了整机结构的薄弱环节,并据此对整机结构进行改进,改进后整机的动态性能明显要优于原整机,为进行机床结构的优化设计指出了改进的方向.