BKX-Ⅰ型变轴数控机床结构参数优化

结合北京理工大学自行研制的BKX-I型变轴数控机床,以机床刚度为优化目标,应用MATLAB优化工具箱中序列二次规划法对机床上下平台的一些结构参数进行优化,使机床的水平刚度有了明显提高.优化结果发现:对于这种类型的机床,当上下两平台形状均为三角形时,机床有最优的水平刚度,这为该类型机床的结构设计提供了依据.     

桌面式龙门铣床结构设计与动力学分析

为了满足三维精密微小零件加工,设计了一种桌面式龙门铣床。在机床设计及优化过程采取初步设计、结构分析及优化的步骤。为保证机床的加工精度,应用有限元法分析了机床的静态和动态结构特性,并针对分析结果对机床设计参数进行优化,优化后的机床最大静刚度位移量小于0.39μm,频响峰值点最大位移小于0.181μm;结果证明了该桌面式龙门高速铣床具有良好扩展性和结构性能,为微切削机理的研究提供了灵活可靠的研究平台。     

并联机床的平行机构对其静刚度的影响分析

为了研究机床静刚度对并联机床性能的影响,以东北大学研制的3-TPT并联机床为研究对象,通过对机床静刚度模型的理论分析,得出了机床静刚度的表达式.利用大型有限元分析软件ANSYS,在机床不同的受力条件下对机床主架静刚度和机床整机的静刚度进行仿真分析,指出了机床刚度的薄弱环节以及平行机构对机床整机的影响.分析结果表明:机床的z向刚度远大于水平方向的刚度;机床整机的刚度远大于机架的刚度,平行机构能使机床的刚度成倍增加,随着平行机构所在位置高度的增加,其z向刚度增大.     

冷滚轧机床机架结构分析

根据精密冷滚轧工艺对机床机架的刚度要求，建立合理分析模型，对机床机架进行优化计算和弹性接触分析，提出机架最佳结构参数，为机床本体设计提供依据。     

重型混联机床XNZH2430的静刚度优化

为了提高机床的承力刚度,用有限元方法来研究了重型混联机床XNZH 2430的静刚度,在UG NX 2.0和AN-SY S 8.0的环境中分别建立了该机床的三维实体模型和有限元模型。计算了该机床在不同位形时承受一定载荷引起的变形位移。计算结果表明,该构型混联机床的x方向刚度较差,是薄弱环节;y方向和z方向刚度较好。为有效提高机床的x方向刚度,对机床某些部件的结构进行了改进。研究结果为该机床的设计和优化提供了依据。     

如何提高机床结构的动刚度

为了改善机床的刚性和提高机床的精度,从分析机床结构的振动类型及影响机床结构动刚度的因素入手;从合理设计结构的断面形状和尺寸、改善构件间的联接刚度、合理选择构件的壁厚、开口的大小及位置、内腔充填阻尼材料、表面增加阻尼涂层、改变振型方向等几个方面阐述了提高机床结构刚度的方法,从而为机床的优化设计提供依据.     

基于刚度组集的混联机床的静刚度分析与优化

为了深入研究基于冗余驱动并联机构的混联机床的静刚度,提出一种建立整机刚度模型的方法,这种方法考虑了滚动直线导轨副和轴承的变形.根据刚度组集原理建立整机刚度矩阵,得到整机静刚度分布情况,并讨论了滚动直线导轨对整机静刚度的影响,针对机床薄弱环节,进行结构优化.结果表明: 在一定工作空间内,整机x、 y、 z方向静刚度具有对称性, z向刚度最好, x向刚度最差.滚动直线导轨副对整机刚度影响较大.通过改进某些部件结构提高了整机x向刚度,为此类机床设计和优化提供了理论分析依据.     

并联机床支链刚度及载荷的确定方法

给出了并联机床各支链等效的非线性刚度及栽荷的确定方法。首先建立了考虑关节接触变形的并联机床数值分析模型，然后将实验获得的并联机床末端变形数据引入分析模型中，得到一组关于并联机床支链等效刚度的非线性方程组，并提出了非线性刚度矩阵的线性化求解方法。求得并联机床的支链刚度及栽荷后，将支链视为串联机构，可以进一步获得支链上各关节的刚度和栽荷，为并联机床整机的静态和动态性能分析奠定基础。实例计算结果表明了该方法的有效性。     

四辊轧机结构参数及牌坊形状参数的综合优化

以轧机纵向刚度最大为追求目标，对其主要结构参数及牌坊窗口上下转角处的形状参数进行了综合优化，得出了较理想的结果。     

面向IC封装的两自由度精密气浮定位平台设计

为提高引线键合机定位机构的运动速度和定位精度，提出了一种基于气浮导轨支撑的两自由度高速精密定位平台．该平台采用了新型的气浮解耦机构，使音圈电机置于固定支座上，有效地减小了定位平台的运动惯量．阐述了该气浮平台的解耦原理，探讨了节流孔直径和轴径间隙对平台承栽能力和静态刚度的影响规律，同时得到一组优化参数．在此基础上对平台的运动稳定性进行深入分析，该平台在给定的初始条件下可快速趋于稳定，所得结论为该类气浮定位平台的设计提供了一定的理论基础．     

机床主轴系统的刚度匹配

本文根据主轴系统轴端刚度损失最少的原则,提出机床主轴的抗弯度EI应与前支承刚度相匹配。以便充分发挥主轴与轴承的性能。文中推导了刚度匹配的表达式,并提供了不同类型滚动轴承的匹配图表。根据结构上的需要,确定参数K_a、λ值后,便可迅速地算出主轴的前轴颈或与其相匹配的轴承类型。为达到机床主轴系统刚度的合理匹配,文中提出了一些措施,并通过对不同参数的主轴系统的试验,得到了证实。     

龙门式混联机床的静刚度分析

静刚度是机床设计的重要指标之一.为了解基于平面三自由度并联机构的龙门式混联机床的静刚度性能,提出了一种分析方法,此方法同时考虑了并联支链和铰链的变形.根据微分误差模型,建立了机床刚度矩阵,得出了机床位置刚度和转动刚度的分布情况,着重讨论了铰链刚度对机床刚度的影响.结果表明 在工作空间内沿Y方向位置刚度具有对称性,转动刚度具有不对称性; 铰链刚度对机床刚度影响很大,在并联机床或者混联机床设计中必须选用刚度好的铰链连接形式.     

基于灵敏度分析的机床轻量化设计

对机床结构做轻量化设计,可以在保证刚度的基础上,减少制造成本。该文利用SolidWorks软件和ANSYS软件对一台机床(高速卧式加工中心)的结构件做分析测量,得到了各个结构尺寸变化时,质量变化对刚度变化影响的灵敏度。以灵敏尺寸作为优化参数、结构件质量作为优化目标、刚度和铸造工艺条件作为约束条件对该机床做了轻量化设计。利用计算机仿真轻量化过程,在保证刚度不降低的前提下,结构质量可降低312kg(6.9%)。结果表明:灵敏度分析是对结构做轻量化设计的有效途径。     

超精密磨削辅助工作台及结构静动态特性研究

研制了一种基于高刚度PZT作动器的超精密定位工作台，其特点是采用弹性铰链预紧和提供工作台侧向刚度，结构简单，动态响应速度快，分辨率高，为防止PZT作动器受到过大弯力作用和动平台弯曲变形，在动平台与PZT作动器间加入弹性缓冲环节和辅助弹性隔离板，另外，对工作台输入同特性，静动态刚度和模态振型，以及受外力的作用时产生的静态位移误差进行了试验研究，试验数据表明，该工作台可作为精密磨床的辅助工作台，极大地提高机床的定位精度。     

基于MATLAB优化工具箱的机床主轴优化设计

基于现代机械优化设计理论,建立了以数控机床主轴的体积最小为目标函数的优化数学模型。运用MATLAB优化工具箱对机床主轴进行优化设计,使主轴的设计在保证其强度、刚度的前提下达到体积最小的优化要求。缩短了机床主轴的设计周期,提高了设计效率,从而降低了主轴生产成本。通过对优化结果的研究和分析,表明该设计方法简单、实用、效率高,机床主轴参数优化的结果合理、可靠。     

基于四自由度并联机构的数控机床研究

介绍一种基于混合型四自由度并联平台机构平发的五坐标并联机床,由于其独特的机构设计,与基于Stewart平台的并联机床相比,X方向的进给运动与运动平台分离,改由工作台单独进给,因而其工作空间成倍增大,采用龙门框架结构和滚珠丝杠支承方案使机床获得更高的刚度,给出了该机床运动学逆解,控制系统采用基于PC的数控系统进行五轴三联动控制。     

Stewart并联机床瞬时刚度分析与应用

对并联加工机床的6-6 Stewart并联机构动态加工过程进行了分析,利用螺旋矢量方法建立了机床6-6并联机构刚度数学模型,计算了动态瞬时刚度和刀具的偏移误差,并开发了应用软件,对6-6并联机床结构在多种不同参数变化条件进行了数值模拟.研究结果可为机床精确控制和实时标定提供算法,对优化机构设计、工作空间设计及载荷设计和布置提供理论依据.     

基于静刚度的变轴数控机床加工误差仿真研究

以变轴数控机床的运动部件--Stewart平台为研究对象,从变形的角度对机床的加工误差进行了分析和研究,得出了静态载荷条件下加工误差的矢量表达式,并对误差进行了预调,建立了相应的预调模型.该方法为从静刚度方面提高机床的加工精度提供了必要的理论依据,且具有通用性.最后给出了仿真实例,仿真结果表明了由于静刚度而导致加工误差的存在性和误差预调的必要性.     

面向再制造的多轴机床精度设计研究

精度设计是旧机床再制造方案制定的重要理论依据．以DM4500三轴立式机床为研究对象，运用多体系统理论建立了包含21项基本几何误差的精度模型．通过基本几何误差的辨识，间接建立了再制造零部件精度参数与机床空间误差之间的关系．利用精度模型和误差辨识方法，根据设定的再制造零部件的精度参数预测了机床的加工误差．在给定空间误差的条件下，提出基于BP＋GA算法的精度分配方法，实现了再制造零部件精度参数的全局优化配置．研究结果已成功应用于旧机床的再制造．     

数控车床主轴弯曲刚度校验的研究

提出可根据数控车床设计时选用的典型切削条件来计算机床总刚度。在进行主轴刚度校验时，可选用按机床总刚度确定的主轴刚度指标。也对主轴简化和轴承刚度计算提出建议。