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基于非参数回归响应面法的高精车铣复合机床床身多目标联合优化设计 被引量:4
1
作者 杨郡守 周振伟 +3 位作者 林晓亮 邓小雷 王建臣 郑燕宁 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第5期128-133,共6页
精密化是机械加工领域追求的目标,数控车铣复合机床作为高端机械加工装备,其床身的动静态特性对机床加工精度有显著影响。针对当前床身结构优化方法效率低、效果差的问题,文章提出一种非参数响应面法的多目标联合优化方案。该方案首先... 精密化是机械加工领域追求的目标,数控车铣复合机床作为高端机械加工装备,其床身的动静态特性对机床加工精度有显著影响。针对当前床身结构优化方法效率低、效果差的问题,文章提出一种非参数响应面法的多目标联合优化方案。该方案首先根据有限元分析结果挑选出模型的优化尺寸,并将床身质量、最大形变、一阶固有频率作为联合优化目标;通过建立参数试验对尺寸进行敏感性分析,精准选出敏感性较大尺寸;基于非参数回归法建立响应面,导入所选尺寸,计算试验样本的响应值,建立非参数回归响应面优化模型,并采用多目标遗传算法找出最优设计方案。最优方案优化结果为:机床床身最大形变降低约14.667%,一阶固有频率提升约3.187%,质量降低约1.208%。结果表明该优化方案能够高效提升机床床身动静态特性,为机床优化设计提供理论依据。 展开更多
关键词 高精车铣复合机床 机床床身 参数敏感性分析 非参数回归 响应面法 多目标联合优化
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机床床身结构优化设计方法 被引量:53
2
作者 陈叶林 丁晓红 +1 位作者 郭春星 郭媛美 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第8期65-68,共4页
结合基于近似模型的尺寸优化及拓扑优化技术,提出了机床床身结构优化设计的策略。首先以床身结构的刚度和基频为设计目标,以床身内部横隔板间距及厚度、垫铁间距为设计变量,通过中心复合设计法生成实验所需的设计变量的样本点,对生成的... 结合基于近似模型的尺寸优化及拓扑优化技术,提出了机床床身结构优化设计的策略。首先以床身结构的刚度和基频为设计目标,以床身内部横隔板间距及厚度、垫铁间距为设计变量,通过中心复合设计法生成实验所需的设计变量的样本点,对生成的样本点进行有限元分析得到样本点的响应,借助最小二乘法建立近似模型二阶响应曲面。采用折衷法建立多目标优化模型,并用遗传算法进行求解。在此基础上,采用密度法对床身结构进行拓扑优化。实例计算结果表明,优化后床身质量减轻了4.45%,而刚度提高了5.8%。 展开更多
关键词 机床床身 优化设计 近似模型 多目标
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基于模糊综合评判的机床床身多目标优化设计 被引量:7
3
作者 刘世豪 叶文华 +1 位作者 唐敦兵 陈蔚芳 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期965-970,共6页
为了提高机床床身的抗振性并减轻质量,对床身进行了多目标优化设计。在CAD软件SolidWorks中建立了某机床床身的几何模型,然后将其导入ANSYS软件中进行模态分析。以床身的质量和前三阶固有频率为目标函数,以筋板厚度为设计变量,建立了多... 为了提高机床床身的抗振性并减轻质量,对床身进行了多目标优化设计。在CAD软件SolidWorks中建立了某机床床身的几何模型,然后将其导入ANSYS软件中进行模态分析。以床身的质量和前三阶固有频率为目标函数,以筋板厚度为设计变量,建立了多目标优化数学模型,结合粒子群优化算法进行求解后得到四组非劣解。利用模糊综合评判法从非劣解集中挑选出了一组最佳解,将此优化设计方案用于床身的实际制造,从而使床身在质量下降3.18%的同时,前三阶固有频率分别提高7.03%、9.64%、10.73%。研究表明,粒子群算法和模糊综合评判法具有较高的工程实用性。 展开更多
关键词 机床床身 轻量化 模态分析 粒子群算法 模糊综合评判
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基于灵敏度分析的机床床身多目标优化研究 被引量:14
4
作者 刘成颖 谭锋 王立平 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第3期1-4,共4页
为了找到对某卧式加工中心床身结构性能影响较大的尺寸参数,对床身结构尺寸进行灵敏度分析,确定了对床身质量及一阶固有频率灵敏度较大的尺寸参数。以灵敏度较大的尺寸参数作为设计变量,考虑床身的质量及一阶固有频率,利用响应面法对床... 为了找到对某卧式加工中心床身结构性能影响较大的尺寸参数,对床身结构尺寸进行灵敏度分析,确定了对床身质量及一阶固有频率灵敏度较大的尺寸参数。以灵敏度较大的尺寸参数作为设计变量,考虑床身的质量及一阶固有频率,利用响应面法对床身进行多目标优化求解,得到了一组最优的尺寸参数。对优化后的床身结构进行有限元分析,结果表明,优化后的床身质量减轻了171kg,并且其静、动力学性能得到了明显改善。对优化前后的整机进行谐响应分析,发现参考点的最大振幅得到了大幅下降,极大地改善了机床的动态性能。 展开更多
关键词 灵敏度 机床床身 多目标优化 动态性能
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机床床身结构综合优化设计技术 被引量:12
5
作者 宋宇 丁晓红 张横 《制造技术与机床》 北大核心 2016年第1期73-77,82,共6页
针对目前常用的内部布置加筋板的箱型床身结构,提出一种同时考虑床身结构的动静态刚度和经济性的综合优化技术。由于床身结构的动静态刚度和质量与支撑垫铁的位置、内部加强筋板布局以及各构件的厚度尺寸有关,提出的综合优化设计技术包... 针对目前常用的内部布置加筋板的箱型床身结构,提出一种同时考虑床身结构的动静态刚度和经济性的综合优化技术。由于床身结构的动静态刚度和质量与支撑垫铁的位置、内部加强筋板布局以及各构件的厚度尺寸有关,提出的综合优化设计技术包括以下3个层次:首先以结构的最大静动态刚度最优为设计目标,对床身结构的垫铁位置进行优化;其次在多工况情况下,以结构的最大静态刚度最优为设计目标,对床身结构的内部加筋板布局进行优化;最后以结构质量最小,以结构的动静态刚度为约束条件,对构件的尺寸进行优化。优化结构表明,采用提出的设计方法,在床身结构质量减小24.48%的情况下,结构的一阶固有频率提高7.83%,结构的导轨静变形有所变差,中间段偏离零线0.5μm左右,但并不影响加工精度,可通过预修正来抵消变形,说明了提出的设计方法的有效性。 展开更多
关键词 机床床身 动静态性能 轻量化 拓扑优化 尺寸优化
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基于模态分析的机床床身优化设计 被引量:8
6
作者 王滕 万熠 +2 位作者 梁西昌 靳一帆 刘战强 《工具技术》 北大核心 2015年第6期40-43,共4页
为提高平面光学元件抛光机床的加工精度,对其床身进行模态分析,得到机床结构固有的振动特性,实现对机床床身的优化设计。首先,通过3D建模软件构建机床模型,并将其导入ANSYS有限元软件中进行模态分析,得出机床的前几阶固有频率和振型;然... 为提高平面光学元件抛光机床的加工精度,对其床身进行模态分析,得到机床结构固有的振动特性,实现对机床床身的优化设计。首先,通过3D建模软件构建机床模型,并将其导入ANSYS有限元软件中进行模态分析,得出机床的前几阶固有频率和振型;然后,根据模态分析结果对机床横梁和立柱进行优化设计,得出优化结构;最后,对优化后结构进行模态分析,并将结果与优化前分析结果进行对比。对比可得,优化后的机床床身前三阶固有频率分别提高15.61%、14.63%和16.07%,有效提高机床稳定性,提高工件加工精度。 展开更多
关键词 机床床身 固有频率 模态分析 振型
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灰铸铁机床床身应力与变形的测试研究 被引量:5
7
作者 李桐 李克锐 +4 位作者 吴现龙 李泉伟 赵怀普 印兵胜 卫东海 《现代铸铁》 CAS 2014年第3期34-40,共7页
利用数值模拟软件对铸件的充型、凝固过程及铸件内部热应力分布情况进行模拟分析。通过测试灰铸铁机床床身多个测点在热时效前后、加工前后及振动前后的残余应力值,发现残余应力随CE和Si/C比提高而降低;热时效能大幅度降低铸件残余应力... 利用数值模拟软件对铸件的充型、凝固过程及铸件内部热应力分布情况进行模拟分析。通过测试灰铸铁机床床身多个测点在热时效前后、加工前后及振动前后的残余应力值,发现残余应力随CE和Si/C比提高而降低;热时效能大幅度降低铸件残余应力,热时效温度越高,铸件残余应力降幅越大,且降温时段降温速度对残余应力有较大影响;加工会产生较大残余应力,热时效后进行其它时效对残余应力影响不大。 展开更多
关键词 灰铸铁 机床床身 残余应力 变形
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机床床身的弯曲刚度对其热态几何精度影响的模拟研究 被引量:3
8
作者 闫占辉 于骏一 +1 位作者 曾福胜 曹毅 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第17期1441-1444,共4页
针对重量相同、弯曲刚度大小不等的 2种床身模拟件 ,采用与环境温度变化或摩擦热作用相似的热源对其进行热态模拟 ,讨论了它们的 3维传热特性。利用有限元软件计算出同一热源在放出热能不同的情况下床身模拟件的温度场分布。热变形试验... 针对重量相同、弯曲刚度大小不等的 2种床身模拟件 ,采用与环境温度变化或摩擦热作用相似的热源对其进行热态模拟 ,讨论了它们的 3维传热特性。利用有限元软件计算出同一热源在放出热能不同的情况下床身模拟件的温度场分布。热变形试验结果表明 ,在床身模拟件重量和其他条件均相同的情况下 ,柔性床身模拟件的重力变形自动补偿热变形的能力明显优于刚性床身模拟件。 展开更多
关键词 热变形 弯曲刚度 热态几何精度 模拟 机床床身
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大型数控机床床身的振动时效处理 被引量:5
9
作者 汪玉平 崔凤奎 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2009年第3期26-28,32,共4页
材料的应力应变特性角度和位错理论的微观角度分析了大型数控机床床身振动时效的机理;针对大型数控机床床身的特点,确定了振动时效的工艺方案,进行了振动时效的生产应用。振动时效的结果表明:振动时效能有效地消除和均化机床床身的残余... 材料的应力应变特性角度和位错理论的微观角度分析了大型数控机床床身振动时效的机理;针对大型数控机床床身的特点,确定了振动时效的工艺方案,进行了振动时效的生产应用。振动时效的结果表明:振动时效能有效地消除和均化机床床身的残余应力,缩短机床床身的制造时间,解决大型数控机床床身制造过程的变形问题,稳定大型数控机床床身的尺寸及精度。 展开更多
关键词 数控机床 机床床身 振动时效 机理 工艺
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基于有限元方法的机床床身热特性参数化分析 被引量:3
10
作者 王延忠 唐超权 +3 位作者 刘强 袁松梅 高见 刘景祎 《机床与液压》 北大核心 2007年第8期5-7,83,共4页
采用机床CAD软件对机床床身进行了三维实体建模,确定了相应的边界条件,应用通用有限元软件对机床床身的热特性以及热变形进行了有限元分析。对各参数,包括热源、约束、重力等对各部件和床身整体热变形的影响作了分析和比较。根据分析结... 采用机床CAD软件对机床床身进行了三维实体建模,确定了相应的边界条件,应用通用有限元软件对机床床身的热特性以及热变形进行了有限元分析。对各参数,包括热源、约束、重力等对各部件和床身整体热变形的影响作了分析和比较。根据分析结果,对相应的约束进行调整,达到对机床床身整体热特性的参数优化。 展开更多
关键词 机床床身 热特性 参数影响
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大直径菲涅尔透镜模具超精密加工机床床身的动态优化设计 被引量:2
11
作者 关佳亮 朱莉莉 +1 位作者 曹成国 马新强 《制造技术与机床》 北大核心 2013年第10期62-64,共3页
根据元结构的理论和方法,利用有限元软件,对机床筋格单元进行模态分析,总结归纳出筋格结构及参数对固有频率的影响规律。通过结构改进和参数优化,提高筋格单元的固有频率,增强机床床身的抗振性能。
关键词 机床床身 动态性能 元结构 固有频率
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机床床身优化优选的综合决策方法 被引量:2
12
作者 郭琳娜 王璐璐 +1 位作者 高志来 邱自学 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第9期265-268,272,共5页
为提高结构优化优选的科学准确性,提出了一种基于组合赋权的综合决策方法。针对机床床身结构的复杂性及评价指标的多样性,以床身的静态变形量、最大应力值、前两阶固有频率和质量作为评价指标,以床身加强筋的样式、厚度和高度为设计变量... 为提高结构优化优选的科学准确性,提出了一种基于组合赋权的综合决策方法。针对机床床身结构的复杂性及评价指标的多样性,以床身的静态变形量、最大应力值、前两阶固有频率和质量作为评价指标,以床身加强筋的样式、厚度和高度为设计变量,建立多目标正交试验方案;借助Ansys Workbench进行仿真分析,得到各目标参数值;按照赋权决策原理进行分析计算,其方案排序结果与Topsis法的一致,与灰色关联法的基本一致,表明此方法具有良好的测评效果;决策得到的床身最优方案与原方案相比:静态变形量、最大应力值和质量分别减少了2.5%、10.2%和5.6%,一阶固有频率和二阶固有频率分别增加了1.7%和2.1%,床身整体性能得以提高,验证了该方法的准确可靠性。 展开更多
关键词 组合赋权 综合决策 机床床身 多目标 正交试验
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机床床身砂型铸造充型速度误差仿真研究 被引量:1
13
作者 朱亚红 郑雪娇 +1 位作者 田丰 王亮 《铸造技术》 北大核心 2017年第10期2553-2555,共3页
砂型铸造机床床身过程中,充型速度控制不当会使铸件表面产生变形和裂纹现象,导致机床床身综合性能下降。采用PLC控制金属液的充型速度,可实现充型速度控制误差的最小化。分析了机床床身砂型铸造的整个工艺流程,给出铸造工艺流程图。构... 砂型铸造机床床身过程中,充型速度控制不当会使铸件表面产生变形和裂纹现象,导致机床床身综合性能下降。采用PLC控制金属液的充型速度,可实现充型速度控制误差的最小化。分析了机床床身砂型铸造的整个工艺流程,给出铸造工艺流程图。构造铸件充型流体计算方程式,给出PLC控制充型速度原理图,通过MATLAB软件对充型速度进行误差仿真。同时,与PI控制仿真结果进行对比和分析。结果表明,采取PLC控制机床床身砂型铸造充型速度,误差较小,充型速度稳定;采取PI控制机床床身砂型铸造充型速度,误差较大,充型速度不稳定。采用PLC控制砂型铸造金属液体充型速度,能够降低充型速度的误差,避免铸件表面应力集中,提高机床床身铸件表面质量。 展开更多
关键词 机床床身 砂型铸造 充型速度 PLC控制 仿真
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ANSYS Workbench集成研发平台下的机床床身有限元分析 被引量:10
14
作者 刘晓东 尹志宏 +1 位作者 林天清 张明旭 《现代机械》 2008年第6期1-2,共2页
运用Pro/E和ANSYS Workbench集成研发平台,对某型机床床身进行了典型工况下的静态分析及模态分析。得到了床身在此工况下的静态特性及模态特性。并在此基础上,进行了床身内部筋板厚度的灵敏度分析,给出了相应的床身最大变形量及其振动... 运用Pro/E和ANSYS Workbench集成研发平台,对某型机床床身进行了典型工况下的静态分析及模态分析。得到了床身在此工况下的静态特性及模态特性。并在此基础上,进行了床身内部筋板厚度的灵敏度分析,给出了相应的床身最大变形量及其振动一阶固有频率的变化情况。结果表明,CAD软件与集成研发平台的协同应用为机床的设计和分析提供了极大的方便。 展开更多
关键词 ANSYS Workbench机床床身 有限元分析CAD
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低应力高强度铸铁生产机床床身件 被引量:5
15
作者 孙宇宁 《现代铸铁》 CAS 1995年第4期51-52,共2页
关键词 机床床身 铸铁 低应力 高强度 硅碳化
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CA6140机床床身结构设计与优化 被引量:1
16
作者 何慧娟 梅军 马路迅 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 2015年第12期53-57,共5页
机床床身结构的动静态性能在很大程度上取决于床身内部筋板结构、布局及垫铁的位置。以CA6140机床为研究对象,采用UG建立床身的实体模型,并将该模型导入ANSYS软件,然后对其进行模态分析。以床身内部肋板间距、厚度及结构为设计变量,运... 机床床身结构的动静态性能在很大程度上取决于床身内部筋板结构、布局及垫铁的位置。以CA6140机床为研究对象,采用UG建立床身的实体模型,并将该模型导入ANSYS软件,然后对其进行模态分析。以床身内部肋板间距、厚度及结构为设计变量,运用数据分析方法建立床身固有频率和刚度的对应关系,并用ANSYS有限元方法进行优化求解。仿真结果表明:床身质量减小,刚度提高。 展开更多
关键词 机床床身 ANSYS软件 模态分析
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包砂造型在铸造高性能机床床身上的应用 被引量:2
17
作者 刘勇 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2013年第15期218-219,共2页
在用包砂造型铸造CK6156数控车床床身的实际生产过程中,注意把握排气芯撑的设计、排气芯撑位置的确定,确保砂芯不上浮与移位、确定合适的保温时间,便可获得健全的CK6156数控车床床身铸件。包砂造型增加床身的自重,既增加整机的稳定性,... 在用包砂造型铸造CK6156数控车床床身的实际生产过程中,注意把握排气芯撑的设计、排气芯撑位置的确定,确保砂芯不上浮与移位、确定合适的保温时间,便可获得健全的CK6156数控车床床身铸件。包砂造型增加床身的自重,既增加整机的稳定性,又能起到很好的减震作用,从而进一步改善高性能机床的性能。 展开更多
关键词 包砂造型 高性能机床床身 铸造
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基于有限元分析的机床床身模态分析与拓扑优化 被引量:3
18
作者 刘彦伯 《机电一体化》 2015年第1期75-80,共6页
机床床身作为机械加工设备的重要组成部件和基础部件,其静态特性和动态特性直接影响着机械加工设备的加工精度及其工作稳定性。以某经济型数控车床的床身为研究对象,联合运用三维实体造型软件Pro/E和大型有限元分析软件ANSYS,对研究对... 机床床身作为机械加工设备的重要组成部件和基础部件,其静态特性和动态特性直接影响着机械加工设备的加工精度及其工作稳定性。以某经济型数控车床的床身为研究对象,联合运用三维实体造型软件Pro/E和大型有限元分析软件ANSYS,对研究对象进行模态分析和结构拓扑优化,再结合实地测量实验数据对此经济型数控车床的床身结构进行优化并确定合理的床身结构,为同类型数控设备的设计与制造提供理论依据与参考。 展开更多
关键词 机床床身 模态分析 拓扑优化 有限元
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机床床身结构优化设计方法研究 被引量:4
19
作者 梅雪峰 高瑞芳 《现代制造技术与装备》 2019年第1期22-23,共2页
机床床身是数控机床的重要组成部分,其设计合理性对机床使用周期和质量都会产生较大影响。随着计算机技术的不断发展,设计人员在进行机床床身结构设计时,需要运用先进分析工具确保机床床身结构更适合生产需求。基于数学计算模型构建,对... 机床床身是数控机床的重要组成部分,其设计合理性对机床使用周期和质量都会产生较大影响。随着计算机技术的不断发展,设计人员在进行机床床身结构设计时,需要运用先进分析工具确保机床床身结构更适合生产需求。基于数学计算模型构建,对无筋板框架结构垫铁位置、筋板布局以及筋板尺寸三大主要部位进行优,为机床床身结构设计提供理论参考。 展开更多
关键词 机床床身 结构优化 优化技术
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采取组芯造型生产大型机床床身的实践 被引量:1
20
作者 郭春和 《铸造设备研究》 2001年第4期46-47,共2页
床身是机床的关键部件之一 ,由于其平面尺寸较大 ,质量要求较高 ,具有一定的铸造难度 ,通过实践证明采取组芯造型生产大型机床床身可保证床身铸件质量且成品率较高。
关键词 组芯造型 大型机床床身 反变形量 铸造 灰口铁
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