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基于正交試驗、組合賦權-灰色關聯的加工中心橫梁優化設計
閱讀：151 發布時間：2020-8-12文章預覽：
加工中心行業作為裝備制造業的重要領域，也正在隨著中國經濟一起步入了一個新的歷史發展階段;在這一新常態下，給國內的制造業，特別是加工中心行業帶來了不小的挑戰，但是，對于有一定規模的企業來說這既是挑戰，更是機遇企業只有通過技術創新，產品升級，提高產品質量才能立于不敗之地橫梁作為加工中心的重要部件，其結構設計是否合理，直接影響著加工中心剛度及加工精度,近年來，橫梁已經成為眾多學者的研究對象。
謝黎明等對加工中心橫梁內部的筋板結構，筋板的數量進行了優化設計，提出將橫梁內部筋板改為X型，數星由3塊變為5塊,厚度由10 mm增加到15 mm,橫梁內部增加縱向筋板等措施，通過有限元分析法分析了優化前后橫梁的靜、動態性能，證明了優化設計的可行性:唐振宇等設計了 4種筋板結構的橫梁，通過有限元分析證明了 0型筋板結構的橫梁為方案；候紅玲等對截面不同的幾種橫梁結構進行了靜、動態特性分析,通過模態分析挑選出矩形截面橫梁為結構方案;王艷青等[5]根據加工中心的加工要求，設計出橫梁筋板的類桁架結構形式,通過對4種橫梁靜力學分析，證明優化后的橫梁具有較高的結構剛性；劉興卓等[6]對加工中心橫梁直線導軌仿形裝置進行仿形加工設計，降低了加工中心橫梁仿形加工的難度，提高了加工中心加工的精度。
本文中設計了 6種筋板結構的橫梁，挑選出4種結構橫梁進行了三因素四水平的正交試驗，以橫梁筋板結構、筋板厚度、上導軌支撐筋板傾斜角度作為試驗因素，以橫梁質量、大耦合變形、大耦合應力、一階固有頻率作為評估指標，釆用組合賦權和灰色關聯法處理數據，挑選出的參數組合，得到的方案。
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結束語：
(1) 對橫梁僅在自重，滑板組件重力和自重共同作用的情況下進行了分析，因橫梁自重引起的變形占總形變量的44. 9% ,說明因橫梁自重引起的橫梁彎曲變形占有較大的比例，因此在對橫梁等大型零部件的設計與優化中，應該將零件重量作為評價設計優劣的重要指標_
(2) 針對受力變形大的上導軌部位，將其下端的支撐筋板由原來的水平設計變為傾斜45 :的設計，對減少橫梁上導軌面變形和減輕橫梁質量起到了重要的作用。運用正交試驗設計方法實現對橫梁的多目標優化設計，并且采用組合賦權-灰色關聯方法分析試驗數據，綜合考慮主觀和客觀因素，實現以較少的試驗次數，獲得試驗參數組合，此外，通過對比多種優化方法，說明了正交試驗，組合賦權-灰色關聯法的合理可靠性，及較強的工程實用性?
(3) 優化設計后的橫梁質量減輕了 466 kg,大耦合變形減少了 7. 36% 階固有頻率提高了 2.91% ,橫梁綜合性能得到了有效提高，優化設計效果明顯?
(4) 本文中以橫梁內部筋板結構、筋板厚度和上導軌支撐筋板結構作為試驗因素，以橫梁質量、大耦合變形、大耦合應力和一階固有頻率作為評估指標，運用組合賦權法和灰色關聯法處理分析數據從而實現橫梁參數組合的選取，在以后的研究中，如果將橫梁外形尺寸、橫梁箱體結構的壁厚等，也作為試驗的因素，并且結合靈敏度分析方法，將進_步提高橫梁各參數選取的精確性，提高橫梁的綜合性能。