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為了滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，需要提高雙主軸龍門銑床橫梁的工作效率。出于安全的考慮，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的雙主軸龍門銑床橫梁的橫截面過(guò)寬無(wú)法與預(yù)計(jì)的相符。因此做出了一些改動(dòng)，希望可以優(yōu)化雙主軸龍門銑床橫梁的橫截面，使其符合要求。只要完成了優(yōu)化設(shè)計(jì)并驗(yàn)證成功，就可以做到保證安全與降低成本的“雙管齊下”，有效提高了雙主軸龍門銑床橫梁在航空方面需求的競(jìng)爭(zhēng)力[1]。最終的結(jié)果顯示，優(yōu)化方案既減少了雙主軸龍門銑床橫梁的橫截面有保證了安全系數(shù)，甚至在制造材料方面也下了功夫，又大大減少了生產(chǎn)成本。

1 影響因素的分析在制造雙主軸龍門銑床橫梁的過(guò)程中，有很多因素影響著成品的質(zhì)量，如何改變雙主軸龍門銑床橫梁的制作外形是關(guān)鍵。比如，在制作過(guò)程中要是從加工精細(xì)度的方面來(lái)考慮，其影響在于龍門框架，它決定著雙主軸龍門銑床橫梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也是雙主軸龍門銑床橫梁抗不良因素的決定因素。龍門框架影響的工作精細(xì)度最終不能影響雙主軸龍門銑床橫梁的外形。也就是說(shuō)，龍門框架的改變不能使雙主軸龍門銑床橫梁得橫截面縮小。需要更改別的因素，在保證質(zhì)量與安全的前提下對(duì)雙主軸龍門銑床橫梁的橫截面設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

2 原本模型的設(shè)計(jì)原本的雙主軸龍門銑床橫梁的設(shè)計(jì)在于采用雙主軸的形式，在保證可以求出解的前提下將模型化簡(jiǎn)。建立坐標(biāo)系，分析受力情況同時(shí)還要考慮要求與材料帶來(lái)的偏差，最終簡(jiǎn)化到了有限元模型。以下就是對(duì)于簡(jiǎn)化模型的分析，在受力方面，雙主軸龍門銑床橫梁受到自身的重力和在其上的部件的重力以及其他部件給它的支持力，其他的受力情況經(jīng)過(guò)周密地考慮可以轉(zhuǎn)化為其導(dǎo)軌的受力。還有一些雙主軸龍門銑床橫梁所受的力是需要通過(guò)公式才能計(jì)算的，比如切削力，是通過(guò)機(jī)床工作的效率計(jì)算出來(lái)的[2]。同過(guò)這些受力分析，可以大體上得出了原本的雙主軸龍門銑床橫梁設(shè)計(jì)過(guò)于局限導(dǎo)致橫截面大于要求，雙主軸龍門銑床橫梁的橫截面方面上需要改進(jìn)。

3 現(xiàn)在的優(yōu)化設(shè)計(jì)在優(yōu)化的時(shí)候，要考慮如何保證原設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)突破現(xiàn)在的局限。比如要保留原設(shè)計(jì)中高質(zhì)量的雙主軸龍門銑床橫梁的制造，這樣可以抗外界不良的因素，保證安全。要突破局限也是有難度的，以減少雙主軸龍門銑床橫梁的橫截面為前提，同時(shí)還要考慮有哪些方面也可以改進(jìn)。為了縮小雙主軸龍門銑床橫梁的橫截面，需要改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但同時(shí)也為雙主軸龍門銑床橫梁的制造增加了難度。鑒于以上因素，提出以下措施：減少橫梁的寬度，去掉一角，以及在整體上設(shè)計(jì)減重。這樣可以使雙主軸龍門銑床橫梁在可以抗不良條件下還能使橫截面減少。在改變外形的同時(shí)還要利用一些軟件測(cè)驗(yàn)改變的可行性，比如靈敏度的測(cè)驗(yàn)，這是一道必備的以及繁瑣的步驟[3]。靈敏度分析其實(shí)是在不停的試驗(yàn)?zāi)男┲凳强扇〉模簿褪菍⒃O(shè)計(jì)的適用范圍分化得更加精細(xì)，可以對(duì)不合理的地方及時(shí)調(diào)整，使設(shè)計(jì)更加合理化。采用極差靈敏度的方法，將之前簡(jiǎn)化的模型再次利用數(shù)學(xué)軟件測(cè)驗(yàn)。通過(guò)靈敏度分析，可以將各種因變量的改變而帶來(lái)的影響都計(jì)算出來(lái)，比如，對(duì)于動(dòng)靜態(tài)特性的分析。根據(jù)這些因素的分析建立合適的模型——響應(yīng)面模型，也就是將各個(gè)因素以數(shù)據(jù)的方式建立多元一次方程組，利用正交變換的方式計(jì)算出雙主軸龍門銑床橫梁的各個(gè)部件的響應(yīng)面模型。將這些因素都加以計(jì)算和調(diào)整，最后要做的工作就是將各個(gè)優(yōu)化過(guò)的因素拼湊成整體來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)與調(diào)節(jié)。對(duì)響應(yīng)面模型進(jìn)行正確評(píng)估使雙主軸龍門銑床橫梁的各個(gè)部件的響應(yīng)面模型達(dá)到精度化要求。將優(yōu)化后得到的數(shù)據(jù)輸入數(shù)學(xué)軟件中進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，重新分析求解最終得出優(yōu)化的結(jié)果。

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結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)不斷地試驗(yàn)最終的優(yōu)化結(jié)果顯示，雖然外形有些變動(dòng)，但是在抗不良環(huán)境下的效果依舊不變的情況下，質(zhì)量用料都有一定的減少，這使雙主軸龍門銑床橫梁的制造大大降低了成本。也就是說(shuō)，在不改變?cè)驹O(shè)計(jì)的橫梁軌道的前提下，通過(guò)改變雙主軸龍門銑床橫梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，去掉一角以及減重的設(shè)計(jì)，有效減少了雙主軸龍門銑床橫梁的橫截面。通過(guò)如靈敏度分析等一系列的軟件測(cè)試，明確也更加精細(xì)化了雙主軸龍門銑床橫梁制造的各種數(shù)值的范圍并取得最優(yōu)解，達(dá)到優(yōu)化的目的。

基于響應(yīng)面分析的雙主軸龍門銑床橫梁截面優(yōu)化設(shè)計(jì)

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