基于拓扑优化的高速精密数控车床床鞍设计

为满足现代数控机床的高精度、高效率、高速度要求,提高机床基础部件的静、动态性能及轻量化设计,基于有限元拓扑优化方法,以ADGM高速精密数控机床关键部件床鞍为对象,对其结构进行了优化设计。首先基于变密度法建立以床鞍质量为目标函数,静刚度和固有频率为约束的拓扑优化数学模型,然后依据拓扑优化结果获得床鞍最佳结构布局;最后在床鞍最佳布局基础上,按照真实设计需求形成工程设计方案,并完成床鞍的整体设计。结果表明,与原有设计方案相比,新设计方案在床鞍质量减少13%的情况下,最大位移降低幅度超过6%,床鞍一阶固有频率提高8%,床鞍二阶固有频率提高7%,床鞍三阶固有频率提高6.7%。验证了上述方法的有效性,为机床基础部件设计提供了理论依据。     

DPF结构参数多目标优化

以提高DPF捕集与再生性能为目的,进行柴油机颗粒捕集器（DPF）结构参数优化。以一款重型柴油货车为对象建立DPF性能仿真模型,基于车辆高速路行驶工况与发动机排气数据,仿真分析得出DPF载体长度、载体直径与捕集压降正相关,与到达峰值捕集效率时长负相关,孔目数、壁厚则相反;载体直径、孔目数、壁厚均与再生峰值温度负相关,载体长度、载体直径、孔目数、壁厚均与再生时长正相关。运用人工神经网络方法建立DPF结构参数与捕集再生性能参数间关系模型用于结构参数优化研究,采用多目标遗传算法寻找DPF最优结构参数。得到的优化后DPF载体长度缩短15%、孔目数减少33.3%、DPF捕集压降降低5.6%、达到峰值捕集效率时长缩短11.7%、再生时长缩短3.1%,再生峰值温度降低1.4%,DPF结构变小、捕集与再生性能优化明显。     

数控车床床鞍加工工艺的改进

床鞍的加工精度直接影响车床纵向、横向的进给精度。随着车床产量的扩大,为了保证零件的加工精度、提高生产效率、降低成本,对床鞍的加工工艺进行改进是非常必要的。工艺改进后的床鞍导轨平面度、导轨面与安装导轨滑块面的平行度均合格,符合使用要求。     

数控车床用高速电主轴的结构优化

通过对某车床用电主轴的支承特点进行分析,建立了其主轴—轴承系统的参数化有限元模型;应用ANSYS的优化设计功能,以提高电主轴的刚度为目标,取主轴的支撑跨距为设计参数,以第2阶固有频率为校核条件,对该型电主轴进行了优化,使该主轴的刚度和第2阶固有频率都有所提高。     

高速精密数控车床运动学仿真研究

基于虚拟样机原理,本文实现了高速精密数控车床运动学模拟仿真,为车床的快速优化设计提供科学的依据,设计者在虚拟环境下观察到车床整个机构的三维动态显示和运动过程,并可在样机试制前对设计中可能出现的问题做出精确的预测和改进,以保证设计方案的可行性,缩短产品的研制周期和降低成本.     

结构参数对床鞍动态特性的影响

为得到床鞍结构参数对其动态特性的影响规律,以高速精密数控车床ADGM35的床鞍为研究对象,建立并验证了有限元分析模型。结合正交试验设计的方法,以床鞍关键结构参数为因素,以床鞍前两阶固有频率和质量为试验指标,进行三因素五水平正交试验设计。通过极差与方差法确定床鞍结构参数对试验指标影响的灵敏度,最后建立床鞍结构参数与固有频率和质量之间的响应面模型,可为床鞍结构优化设计提供参考。     

重型车床床身性能分析及多目标参数优化

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。     

高速精密小型数控车床床头箱设计

高速加工技术的发展,推动了车床主轴高速化的发展。为了适应市场需求,我们设计开发了高速精密小型数控车床CKD6126B,主轴转速达到4000r／min。床头箱结构如图1所示。     

高速,精密机床主轴部件动态多目标优化建模初探

本文提出了适合高速，精密机床主轴部件的三目标优化数学模型，该模型的优化目标：主轴部件总重量，静刚度和固有频率，可全面反映主轴部件的静，动态性能指标和经济指标。     

高速、精密机床主轴部件动态多目标优化建模初探

本文提出了适合高速、精密机床主轴部件的三目标优化数学模型,该模型的优化目标为:主轴部件总重量、静刚度和固有频率,可全面反映主轴部件的静、动态性能指标和经济指标。     

高速数控车床控制系统设计

相对于普通数控车床,高速数控车床在提高机械零件加工效率和加工精度方面有着很大的优越性.介绍了高速数控车床系统的结构、组成及其控制原理,从数控系统选用、伺服控制系统和电气控制三个方面对高速数控车床控制系统进行了设计.在实际应用中,高速数控车床的加工稳定性、加工精度、加工效率都得到了较大提高.     

数控车床切削参数的能量效率优化

为选择合理的数控车床切削用量,建立数控车床切削参数能量消耗和加工效率数学模型。在切削参数能量消耗估算模型中,通过实验拟合与正交实验分别获取数控车床的空载功率和切削功率函数,进一步给出数控车床切削阶段能量消耗函数。在车床加工条件的各种约束下,设计了一种基于多目标教与学优化算法来求解切削参数能量效率优化模型,以切削阶段加工能量最小和加工效率最高为目标,获得切削参数优化的Pareto前沿解,并采用层次分析法建立了切削参数的决策模型,较客观地选取了更优车削参数组合。通过数控车床实例优化验证了所提策略的可行性和有效性。     

数控车床精密进给传动的预加载装置

一种高效预加载装置,利用碟形弹簧受压变形储备的能量压缩传动轴端的螺杆、推杆、转动钢球组成的预加载系统,迫使传动轴上的斜齿轮在轴上发生轴向移动,来达到使相啮合的斜齿轮上的另一轴产生相对转动,从而消除传动链间隙,达到补偿磨损及动态误差.     

高速高精数控车床液压系统的设计

为解决薄壁、复杂和精密零件的加工难题,设计了一种斜床身的高速高精数控车床.机床采用液压系统实现工件夹紧、刀塔旋转定位和尾架顶紧.液压系统采用变量叶片泵,降低了功耗和发热并采用模块化设计,组合灵活,布局合理.实际应用证明,该系统工作稳定可靠,满足了机床高速高精的设计要求.     

精密数控车床主轴热误差建模

开展了精密数控车床主轴系统热误差补偿的实验与建模方法的研究。建立了精密数控车床主轴系统轴向与径向偏转热误差补偿模型以增强其误差补偿能力,并提高机床加工精度。构建了主轴系统热误差测试平台,应用五点法测试主轴系统热误差,使用热电偶与红外热像仪测量主轴系统温升关键点温度变化数据,应用灰色综合关联分析法实现温度敏感测点辨识。构建了基于粒子滤波重采样粒子群算法的热误差预测模型,对模型预测效果进行评价。结果表明:基于粒子滤波重采样粒子群热误差补偿模型得到的轴向热误差预测残差为-1.29μm~1.55μm,建模精度为95.04%;y向热偏转误差预测残差为-4.68×10~(-6°)~9.66×10~(-6°),建模精度为91.26%;z向热偏转误差预测残差为-5.83×10~(-6°)~8.59×10~(-6°),建模精度为93.24%。实验结果证明该热误差补偿模型具有较高的预测精度,具有较强的工程应用价值。     

基于ABAQUS的数控车床床身有限元分析及结构优化设计

利用有限元法对数控车床床身进行静力分析和模态分析,并根据分析的结果对床身进行了结构轻量化设计.结果表明,在保证床身刚度基本不变的情况下,通过调整床身孔结构和加强筋的厚度,将床身质量降低了6.27%,可有效地降低产品成本.     

高速高精度数控车床主轴系统的温度场建模与仿真

基于高速高精度数控车床主轴回转系统热特性设计要求，本文建立了高速主轴系统的温度场模型和数字模拟仿真，并由热试验测试结果表明，与计算结果有很好的一致性。这为该主轴系统的热应力及热变形设计奠定了基础。     

高速数控车床进给系统切削运动平稳性分析

高速数控车床的进给系统是其重要部件,其切削运动平稳性对产品的加工质量影响非常突出.分析了高速数控车床进给系统切削力,应用ADAMS软件建立了高速数控车床进给系统刚体和柔性体结合的动力学虚拟样机,为了提高分析效率,对高速数控车床进给系统原始设计进行了简化,这些简化均不会对整体应力分布有明显影响.通过仿真分析,得到了高速进给系统X向进给平台质心的X、Y、Z三个方向运动轨迹的误差曲线,仿真结果验证了所设计的高速车床进给系统达到了要求,为高速数控车床进给系统的设计提供了依据.     

Multi-objective optimization of process parameters for the helical gear precision forging by using Taguchi method

Precision forging of the helical gear is a complex metal forming process under coupled effects with multi-factors. The various process parameters such as deformation temperature, punch velocity and friction conditions affect the forming process differently, thus the optimization design of process parameters is necessary to obtain a good product. In this paper, an optimization method for the helical gear precision forging is proposed based on the finite element method (FEM) and Taguchi method with multi-objective design. The maximum forging force and the die-fill quality are considered as the optimal objectives. The optimal parameters combination is obtained through S/N analysis and the analysis of variance (ANOVA). It is shown that, for helical gears precision forging, the most significant parameters affecting the maximum forging force and the die-fill quality are deformation temperature and friction coefficient. The verified experimental result agrees with the predictive value well, which demonstrates the effectiveness of the proposed optimization method.