基于響應面分析的雙主軸龍門加工中心橫梁截面優化設計
文章預覽：為了滿足航空發動機機匣加工需求，湖北萬盟精工加工中心集團公司開發了大功率、雙主軸龍門式銑削加工中心，提高了機匣的加工效率。由于原設計采用傳統的方法，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，造成了橫梁截面尺寸過大，因此必須對加工中心的結構進行優化設計。龍門框架靜動特性的優劣直接影響了加工中心的加工精度，其剛度和強度的薄弱部位主要集中在橫梁上。橫梁內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。采用單目標或多目標優化設計u,能達到多個性能特性的最優，但橫梁的外形尺寸并沒有改變。目前對橫梁截面的優化主要是采用新的外形結構和導軌布置m,這對設計者的經驗要求高且變化大，不易實現^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行優化設計。在優化設計中，結合有限元分析結果,在不改變橫梁內部筋板布局和外部導軌布置的前提下^寸橫梁截面進行了優化改進，最后采用正交實驗、靈敏度分析和基于響應面分析優化算法相結合的方法，對橫梁進行了尺寸優化設計，優化結果使橫梁在滿足設計要求的前提下，有效的減少了橫梁的質量和截面面積，減少了制造成本，提高了產品的競爭力。1原橫梁的動靜力學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,最高轉速為4500r/min。橫梁與滑鞍采用具有高剛度的滑動導軌連接。備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試！結束語：(1) 在不改變原橫梁導軌布置的前提下，對橫梁截面進行了改進，有效地減小了橫梁截面尺寸。(2) 通過靈敏度分析，建立了響應面模型，最后基于響應面模型的分析采用了單目標的優化確定了橫梁截面尺寸的優化匹配值，使橫梁截面面積減少了18. 81% ,橫梁總質量減少了 11% ,第_階階頻率提高了 2. 8%,達到了優化的目的。