CNC加工中心進給機構智能設計優(yōu)化系統(tǒng)
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言： 當前制造業(yè)智能化的發(fā)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(tài)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(yōu)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(tài)模型并對結合面聯(lián)接件的位置和數(shù)量進行拓撲優(yōu)化設計。文獻[7]采用序列二次規(guī)劃法對CNC加工中心進給機構進行結構優(yōu)化設計，不僅提高了進給機構的動態(tài)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(shù)，在此基礎提出了一種提高進給機構動態(tài)性能的優(yōu)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(tǒng)進行動靜態(tài)性能分析，識別出該進給系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，并對十字滑座筋板進行結構優(yōu)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(chǎn)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(shù)、零部件約束形式、幾何拓撲關系和進給運動參數(shù)，系耦合作用。然而，當前對于加工中心進給機構的動態(tài)性能優(yōu)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(yōu)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(xié)同優(yōu)化平臺，形成一套CNC加工中心進給機構智能設計優(yōu)化系統(tǒng)。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(yōu)化系統(tǒng)整體框架，在常規(guī)設計基礎上采用靈敏度分析法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法相結合的方式對進給機構進行多目標優(yōu)化，從而提高該系統(tǒng)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(tǒng)的可行性。1進給機構智能設計優(yōu)化系統(tǒng)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(shù)化建模、熱-力耦合仿真及多目標優(yōu)化等[KM4]，為此，本文構造了一種由需求分析模塊、常規(guī)設計模塊、智能優(yōu)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(yōu)化系統(tǒng)，其總體框架結構如圖1所?統(tǒng)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(guī)設計模塊 在本模塊運用傳統(tǒng)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(shù)。CNC加工中心進給機構的設計參數(shù)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(shù)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(yōu)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(yōu)化。根據(jù)常規(guī)設計模塊計算得到的初始設計方案，在Pro/E軟件中創(chuàng)建加工中心進給機構的三維參數(shù)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(tài)有限元分析和熱-力耦合仿真分析[17]。根據(jù)上述仿真分析結果，建立加工中心進給機構多目標優(yōu)化模型，結合智能優(yōu)化算法進行求解，進而得到最終的優(yōu)化方案并生成設計報告。 (4) 設計資源中心 本系統(tǒng)的設計資源中心由材料參數(shù)庫、圖形數(shù)據(jù)庫、設計方法庫、工藝知識庫及約束規(guī)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(yōu)化提供必要的數(shù)據(jù)信息，并存儲設計優(yōu)化過程中得到的各種結果。2進給機構智能優(yōu)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(guī)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(yōu)化，這涉及到大量數(shù)據(jù)信息交換問題[18_19]，系統(tǒng)智能優(yōu)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(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)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(yè)缺乏CNC加工中心進給機構?能設計與仿真優(yōu)化平臺的問題，構造了進給L構智能設計優(yōu)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(tǒng)方法獲得E給機構初始設計方案，在CAD/CAE協(xié)同仿;環(huán)境下進行多目標智能優(yōu)化，通過案例驗證H亥系統(tǒng)的可行性。 (2) 本文所構造系統(tǒng)的智能優(yōu)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(shù)據(jù)信息與拓撲關系丟失的問L根據(jù)CAD/CAE協(xié)同仿真結果建立優(yōu)化模i后采用智能算法求解，求解涉及到的數(shù)據(jù)能L時反饋到設計資源中心，實現(xiàn)優(yōu)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(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)工廠設在廣東省寧波市，目前其生產(chǎn)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(wǎng)絡，所有內(nèi)容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！