基于響應(yīng)面分析的雙主軸龍門加工中心橫梁截面優(yōu)化設(shè)計(jì)
文章預(yù)覽：為了滿足航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣加工需求，湖北萬盟精工加工中心集團(tuán)公司開發(fā)了大功率、雙主軸龍門式銑削加工中心，提高了機(jī)匣的加工效率。由于原設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的方法，為了滿足橫梁的高剛度和鑄造工藝要求，留有過大的安全系數(shù)，造成了橫梁截面尺寸過大，因此必須對加工中心的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。龍門框架靜動特性的優(yōu)劣直接影響了加工中心的加工精度，其剛度和強(qiáng)度的薄弱部位主要集中在橫梁上。橫梁內(nèi)部縱橫交錯的筋板決定了橫梁抗彎、抗扭和抗振的能力，改變筋板布局雖然能很好的改善動靜特性m,但也增加了重量和鑄造難度。采用單目標(biāo)或多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)u,能達(dá)到多個性能特性的最優(yōu)，但橫梁的外形尺寸并沒有改變。目前對橫梁截面的優(yōu)化主要是采用新的外形結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌布置m,這對設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)要求高且變化大，不易實(shí)現(xiàn)^本文以該公司的雙主軸龍門式銑削加工中心的橫梁為研究對象，對雙主軸龍門加工中心的橫梁截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，結(jié)合有限元分析結(jié)果,在不改變橫梁內(nèi)部筋板布局和外部導(dǎo)軌布置的前提下^寸橫梁截面進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，最后采用正交實(shí)驗(yàn)、靈敏度分析和基于響應(yīng)面分析優(yōu)化算法相結(jié)合的方法，對橫梁進(jìn)行了尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化結(jié)果使橫梁在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，有效的減少了橫梁的質(zhì)量和截面面積，減少了制造成本，提高了產(chǎn)品的競爭力。1原橫梁的動靜力學(xué)分析本文研究的橫梁是雙主軸龍門加工中心重要的支撐部件，如圖1所示，該加工中心采用立臥雙主軸的布置形式,立軸的F, Z方向行程分別為2650mm、1000mm,最高轉(zhuǎn)速為4500r/min。橫梁與滑鞍采用具有高剛度的滑動導(dǎo)軌連接。備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試！結(jié)束語：(1) 在不改變原橫梁導(dǎo)軌布置的前提下，對橫梁截面進(jìn)行了改進(jìn)，有效地減小了橫梁截面尺寸。(2) 通過靈敏度分析，建立了響應(yīng)面模型，最后基于響應(yīng)面模型的分析采用了單目標(biāo)的優(yōu)化確定了橫梁截面尺寸的優(yōu)化匹配值，使橫梁截面面積減少了18. 81% ,橫梁總質(zhì)量減少了 11% ,第_階階頻率提高了 2. 8%,達(dá)到了優(yōu)化的目的。