2017年5月23日

CNC加工中心進給機構智能設計優化系統

海天精工加工中心鉆攻中心前言：當前制造業智能化的發展對CNC加工中心精度提出了越來越高的要求，在CNC加工中心的各種零部件中，進給機構主要起著為工件加工過程提供往復移動的作用，其動態性能對整機的加工精度影響很大[1-2]。因此，探索新的CNC加工中心進給機構優化設計方法是十分必要的，已成為學術界研究的一個焦點問題[3_5]。文獻[6]在有限元分析的基礎上，建立加工中心進給機構的動態模型并對結合面聯接件的位置和數量進行拓撲優化設計。文獻[7]采用序列二次規劃法對CNC加工中心進給機構進行結構優化設計，不僅提高了進給機構的動態特性，而且保證了進給機構的高精度設計要求。文獻[8]采用CAD/CAE技術對機床進給機構進行建模分析，識別關鍵的結構參數，在此基礎提出了一種提高進給機構動態性能的優化設計方法。文獻[9]用有限元軟件對一種加工中心橫梁進給系統進行動靜態性能分析，識別出該進給系統的薄弱環節，并對十字滑座筋板進行結構優化設計。CNC加工中心進給機構在工作過程中承受軸承-絲杠、絲杠-螺母、導軌-滑塊等因相對運動產生的熱的作用，同時還承受重力、進給力等力的作用，即受熱與力的 (1) 需求分析模塊需求分析模塊主要用來獲取CNC加工中心用戶需求信息，在加工中心進給機構智能設計過程中，用戶需求信息主要包括材料屬性參數、零部件約束形式、幾何拓撲關系和進給運動參數，系耦合作用。然而，當前對于加工中心進給機構的動態性能優化設計往往只考慮受力的影響，忽略了溫度場與機械性能之間的相互作用，難以得到性能最優的進給機構設計方案。針對上述問題，本文充分考慮CNC加工中心進給機構的熱-力耦合效應，建立多種軟件集成的CAD/CAE協同優化平臺，形成一套CNC加工中心進給機構智能設計優化系統。運用多學科交叉的思想搭建CNC加工中心進給機構智能設計優化系統整體框架，在常規設計基礎上采用靈敏度分析法、BP神經網絡和遺傳算法相結合的方式對進給機構進行多目標優化，從而提高該系統的智能設計水平。最后，以龍門CNC加工中心的r軸進給機構為案例,驗證本文所構造的系統的可行性。1進給機構智能設計優化系統框架 CNC加工中心進給機構設計是一個較為復雜的過程，主要任務包括設計需求分析、零部件結構設計、CAD參數化建模、熱-力耦合仿真及多目標優化等[KM4]，為此，本文構造了一種由需求分析模塊、常規設計模塊、智能優化模塊以及設計資源中心等4部分所組成的CNC加工中心進給機構智能設計優化系統，其總體框架結構如圖1所?統按照用戶輸入的進給工作條件計算所需進給推力、功率以及結構布局等，得到CNC加工中心進給機構總體設計需求。 (2) 常規設計模塊在本模塊運用傳統機械設計方法來初步確定加工中心進給機構的零部件參數。CNC加工中心進給機構的設計參數包括零部件尺寸、軸承剛度、預緊力和進給行程等[15?結合進給機構各零件的裝配關系獲取其他結構參數后，運用材料力學的知識進行強度、剛度等校核計算，得到進給機構初始設計方案。 (3) 智能優化模塊本模塊的主要功能是對加工中心進給機構進行三維建模、有限元分析、熱-力耦合分析以及多目標智能優化。根據常規設計模塊計算得到的初始設計方案，在Pro/E軟件中創建加工中心進給機構的三維參數化模型后導入ANSYS軟件，考慮加工中心進給機構的受力、熱源和約束條件，在ANSYS中建立進給機構有限元模型，依次開展動靜態有限元分析和熱-力耦合仿真分析[17]。根據上述仿真分析結果，建立加工中心進給機構多目標優化模型，結合智能優化算法進行求解，進而得到最終的優化方案并生成設計報告。 (4) 設計資源中心本系統的設計資源中心由材料參數庫、圖形數據庫、設計方法庫、工藝知識庫及約束規則庫等組成，其作用是為CNC加工中心進給機構的智能設計優化提供必要的數據信息，并存儲設計優化過程中得到的各種結果。2進給機構智能優化的建模機制 CNC加工中心進給機構智能設計的主要任務是對常規設計模塊得到的初始設計方案進行三維建模、有限元分析、熱-力耦合分析和多目標優化，這涉及到大量數據信息交換問題[18_19]，系統智能優化模塊的信息流分類如表1所示。海天精工備注：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，手機瀏覽可能無法正常使用！結束語：(1) 針對當前企業缺乏CNC加工中心進給機構?能設計與仿真優化平臺的問題，構造了進給L構智能設計優化系統。該系統能面向CNC機^進給機構多樣化設計需求，將多領域知識用:進給機構的建模與分析，采用傳統方法獲得E給機構初始設計方案，在CAD/CAE協同仿;環境下進行多目標智能優化，通過案例驗證H亥系統的可行性。 (2) 本文所構造系統的智能優化模塊采用;于信息共享的分層次建模方法，較好地解決•求解過程中數據信息與拓撲關系丟失的問L根據CAD/CAE協同仿真結果建立優化模i后采用智能算法求解，求解涉及到的數據能L時反饋到設計資源中心，實現優化過程的知共享，提高了進給機構設計的智能化水平，r利于該系統在CNC加工中心設計領域推廣應用。海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！

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