機(jī)械裝備構(gòu)件的輕量化和可靠性分析是機(jī)械裝備設(shè)計(jì)和制造永恒的主題之一，對于汽車行業(yè)來說，輕量化意味著節(jié)能環(huán)保，高可靠性意味著更高的安全性能;而對航空航天和國防軍事裝備構(gòu)件來說，解決輕量化和高可靠性的問題更是迫在眉睫。機(jī)械裝備構(gòu)件的輕量化不僅對節(jié)約成本、節(jié)能減排等方面有重要作用，而且對機(jī)械裝備構(gòu)件設(shè)計(jì)和制造技術(shù)進(jìn)步有著重要的意義。本項(xiàng)目針對機(jī)械裝備在加工過程中，主軸端出現(xiàn)較大變形以及機(jī)床在快速移動過程中立柱出現(xiàn)較大振動的現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，并對機(jī)床的結(jié)構(gòu)和進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化分析，使得機(jī)床主軸末端在加工過程中的變形量不超過0.01mm;將機(jī)床的一階共振頻率提高約30%，同時(shí)使得機(jī)床的重量下降約10%。

　　1、機(jī)床的立柱采用鋼板焊接件代替以往的鑄件;

　　2、提出了基于熱—力耦合的動態(tài)建模方法、動態(tài)分析方法及多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法;

　　3、建立了加工中心關(guān)于精度成本和可靠性的數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用改進(jìn)的NSGA-II遺傳算法對優(yōu)化問題進(jìn)行計(jì)算求解。

　　4、通過能量密度法對主軸箱和立柱的材料進(jìn)行合理分配，增加截面的慣性矩，提高結(jié)構(gòu)的承載能力;

　　5、比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法節(jié)省材料約10%;

　　6、機(jī)床主軸端的變形量比初始模型減小約35%。

　　這些技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于準(zhǔn)鏡面磨具加工中心、大型軸承磨床、超精密大尺寸光學(xué)玻璃平面磨床等機(jī)械裝備中，同時(shí)也在航空航天、船舶與海洋工程、大型冶金機(jī)械、能源設(shè)備和汽車等裝備制造業(yè)領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景，尤其對復(fù)雜零部件的加工質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。

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