基于正交试验、组合赋权-灰色关联的机床横梁优化设计

发布时间：2018-10-21 13:09

【摘要】：机床横梁是机床的重要部件,横梁的刚性对机床的加工精度影响很大,为此,需要对横梁结构进行优化设计以获得良好的静、动态特性。设计了6种横梁筋板结构,初步筛选出4种筋板结构的横梁,并以横梁筋板结构、筋板厚度、上导轨支撑筋板倾斜角度为试验因素,以横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力、一阶固有频率为评价指标设计了三因素四水平的正交试验;采用灰色关联法和组合赋权法处理有限元分析数据,获得优化设计的最优参数组合。结果表明,横梁"井"型筋板结构,筋板厚度25 mm,上导轨支撑筋板倾斜45°设计为最优方案,与原设计方案相比质量减轻了466 kg,横梁总形变减少了7.36%,一阶固有频率提高了2.91%。拓展了正交试验、组合赋权-灰色关联法的应用范围,为其它机床零部件的设计提供了有益的方法参考。
[Abstract]:Machine tool beam is an important part of machine tool. The rigidity of the beam has a great influence on the machining accuracy of the machine tool. Therefore, it is necessary to optimize the design of the beam structure in order to obtain good static and dynamic characteristics. Six kinds of beam-stiffened plate structures are designed, and four kinds of beam-stiffened plate structures are preliminarily screened out. Taking the beam-stiffened plate structure, the thickness of the stiffened plate and the inclined angle of the upper guideway supporting stiffener plate as the experimental factors, the mass of the beam and the maximum coupling deformation are taken as the test factors. The orthogonal experiment with three factors and four levels is designed for the maximum coupling stress and the first order natural frequency, and the grey correlation method and the combination weight method are used to deal with the finite element analysis data to obtain the optimal parameter combination of the optimal design. The results show that the beam-beam "well" type stiffened plate structure is the optimal design for the beam-plate inclined 45 掳on the guide rail with a thickness of 25 mm,. Compared with the original design, the total deformation of 466 kg, beam is reduced by 7.36%, and the natural frequency of the first order is increased by 2.91%. The application scope of orthogonal test and combined weight grey correlation method is extended, which provides a useful method reference for the design of other machine tool parts.
【作者单位】： 南通大学机械工程学院;南通国盛机电集团有限公司;
【基金】：南通市重大科技创新专项(XA2014011) 江苏省产学研前瞻性联合研究项目(BY2015047-11)
【分类号】：TG502.1

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本文编号：2285178