数控机床关键部件的多学科设计优化

作     者：刘丹萍 

作者单位：桂林电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋占四

授予年度：2013年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：数控机床 主轴结构 滑枕结构 有限元分析 

摘      要：数控机床关键部件,尤其是机床主轴的性能对机床的加工性能有着至关重要的影响。数控机床滑枕性能的变化引起主轴性能变化,滑枕结构影响着主轴的加工精度。在满足主轴各项性能的前提下,主轴性能提高,是实现数控机床高速化的一个重要方面。\n 本文具体研究内容如下:\n 总结了数控机床优化技术的发展状况,在此基础上,结合当前的技术发展趋势,选择数控机床关键部件主轴与滑枕作为研究对象,并在有限元分析的基础上,对主轴进行多学科设计优化。\n 系统阐述了多学科设计优化的思想,对比分析了不同多学科设计优化方法的特点,并介绍了多学科设计优化算法,选择序列二次规划法为主轴的多学科设计优化算法。\n 以数控机床关键部件滑枕为研究目标,采用ANSYS与SolidWorks软件之间的无缝链接建立滑枕的分析模型,对其进行模态分析、静力分析以及热-力耦合分析。通过分析结果提出滑枕的结构改进方案。\n 以数控机床关键部件主轴为研究目标,建立主轴的CAD模型,以ANSYS为分析软件,对主轴进行静力分析与模态分析。在多学科设计优化技术的基础上,对主轴的模态、静力、结构三个子系统进行全面系统的分析,以多学科设计优化软件 Isight为平台,对主轴进行多学科设计优化分析,最后得出主轴尺寸优化后的三维模型。本文验证了多学科设计优化方法在对数控机床关键部件进行设计优化的适用性。