伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言：

作为机械制造业的基础和先行 机床工业为机械制造业提供工作母机 机床工业的程度直接决定着机械制造业的程度 提高机械系统工作性能及产品质量的关键就在于增进机床的动态性能 1机床系统的动态性能由其质量 刚度和阻尼决定 2其整机结构动态性能很大程度上取决于支撑结构件的质量分配 由于整机动态性能与各支撑结构件质量间具有鲜明的非线性特征 因此 优化并确定各支撑结构件质量匹配关系是机床整机结构设计的难点之一

支撑结构件质量匹配的合理性直接影响机床整机动态性能 传统机床结构设计中 主要通过提高结构件刚度来保证机床整机动态性能 结构件刚度提高一般通过加大筋板厚度实现 其结果是机床质量的 80％用于保证刚度 只有 20％用于满足机床运动学需求 3引起材料不必要浪费 针对以上问题 Kim 及Jung 等 4从提高机床静动态刚度及减轻质量双重角度开展支撑件结构优化设计方法研究 提出一种基于灵敏度分析的结构件结构轻量化设计方法 Ronay A K 及 Deb K 等 5－6利用 NSGA－Ⅱ多目标遗传算法 以机床模型刀尖位置相对位移响应与首阶固有频率为优化目标 研究含质量因素的参数优化设计方法 清华大学郭垒等7以减小溜板与立柱质量为目标 探索结构优化设计方法 在机床整机结构刚度不降低的前提下 最终使整机质量下降 312kg 然而 上述方法都是以保证刚度为前提 以机床质量减轻为首要考虑目标 对整机各支撑结构件间质量匹配关系考虑不足 因此 难以保证整机动态性能

针对以上问题 文中探索基于响应面和多目标遗传算法的支撑结构件质量匹配设计方法 该方法核心内容为 首先 以首阶固有频率及机床各运动向的动柔度为设计目标建立优化数学模型 其次 基于试验设计 采用修改结构密度的方法实现质量修改 并以有限元法计算试验样本点 在上述工作基础上 构建整机结构质量匹配设计二阶响应面模型 利用多目标遗传算法进行循环逼近寻优 在得到的 Pareto 解集中选择支撑件质量匹配关系 最后 以优化后的质量为约束 指导结构修改

结束语：

机床支撑结构件质量分配关系对整机结构动态性能有着重要影响 在机床结构设计初期 特别是在方案设计阶段 发现合理的结构件质量分配关系 可有效避免后续详细设计与结构修改之间的反复 提升设计效率 文中利用响应面法及多目标遗传算法 提出了一种面向卧式加工中心的支撑结构件质量匹配设计方法并以某卧式加工中心立柱组件为实例验证所提设计方法的正确性及可行性 质量匹配后有限元仿真结果证明 通过立柱组件各支撑结构件质量匹配优化 总体质量减少 412 kg 情况下 首阶固有频率提高 2．268％向和 向动柔度分别下降 10．032％及 6．298％ 立柱组件动态性能明显提高

伯特利数控是一家集销售、应用及服务于一体的公司。产品包括：CNC加工中心、钻攻中心、龙门加工中心、雕铣机、石墨机、五轴加工中心、立式加工中心、卧式加工中心等。我们机床的生产工厂设在广东省东莞市，目前其生产的加工中心70%出口，其中出口到欧洲占到50%。我们尽心、尽力、尽意的服务！

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