簡介：金屬切削機(jī)床被人們認(rèn)為是機(jī)械制造的工作母機(jī)，它是機(jī)械制造業(yè)中最基本的設(shè)備，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的基礎(chǔ)行業(yè)。在機(jī)床的各部件中，其中機(jī)床的主軸箱、床鞍、尾座都是安裝在機(jī)床的床身上。機(jī)床床身的特性取決與機(jī)床結(jié)構(gòu)的布局、結(jié)構(gòu)參數(shù)、床身中筋板的形式、斜床身傾斜的角度等，在進(jìn)行機(jī)床的切削加工過程中，床身在載荷的作用下會發(fā)生位移變形和振動，這些變化主要是由于床身設(shè)計時結(jié)構(gòu)不合理、以及剛度不足所引起的。本課題對某數(shù)控車床斜床身進(jìn)行動態(tài)特性分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，研究的主要內(nèi)容為（1）建立斜床身結(jié)構(gòu)的有限元模型對床身進(jìn)行有限元分析的第一步就是建立床身的有限元模型。將三維建模軟件SOLIDWKS中建立的床身結(jié)構(gòu)模型，利用ANSYS中的接口功能，將其導(dǎo)入到ANSYS中，從而建立起床身的有限元模型。（2）斜床身受力分析及有限元分析對斜床身進(jìn)行受力分析是施加載荷、約束以及進(jìn)行有限元分析計算的前提，確定與車床床身相接觸的各個構(gòu)件對床身的受力大小，建立床身受力模型，利用ANSYS軟件對斜床身施加載荷、約束并進(jìn)行求解，得出床身的最大變形量和最大變形位置。對車床斜床身進(jìn)行模態(tài)分析，得出床身的固有頻率及相應(yīng)的振型。（3）斜床身結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化通過改變斜床身傾斜的角度對床身結(jié)構(gòu)的固有頻率進(jìn)行靈敏度分析，找出對床身固有頻率影響較大的部件，對床身進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化。

簡介：嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展最快的技術(shù)之一，嵌入式技術(shù)的迅速興起及其系統(tǒng)應(yīng)用功能需求的增加和系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜性的增大，對我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義?；贏RM的嵌入式車床數(shù)控系統(tǒng)軟、硬件部分的設(shè)計與實現(xiàn)及運動控制芯片控制方法的研究，是本論文研究的主要任務(wù)。本文首先通過對嵌入式技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的全面分析，采用了核心板加擴(kuò)展板的設(shè)計思想，以ARM7系列微處理器S3C2440為核心，利用核心板提供的接口擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)所需要的其它模塊配以必要的外圍電路。系統(tǒng)軟件平臺采用開放的嵌入式實時操作系統(tǒng)源代碼ΜCOSⅡ，完成程序以及命令的輸入，圖形界面的顯示以及人機(jī)的通信等，基于可編程邏輯器件實現(xiàn)精插補器，對數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊的任務(wù)進(jìn)行劃分以及各任務(wù)模塊間的通訊協(xié)調(diào)機(jī)制。其次介紹了系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)工具和調(diào)試方法。軟硬件測試表明，該嵌入式車床數(shù)控系統(tǒng)可滿足預(yù)期目標(biāo)。調(diào)試結(jié)果表明，該硬件平臺不僅響應(yīng)速度快、成本低、可靠性好，而且具有良好的可移植性和可裁減性，可以滿足高精度加工的要求，同時也具有良好的人機(jī)界面和網(wǎng)絡(luò)支持，便于根據(jù)實際需求進(jìn)行功能的擴(kuò)展和裁減。數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。最后作者對本文的研究內(nèi)容做了總結(jié)，并對基于ARM的嵌入式車床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作了展望。

簡介：國內(nèi)圖書分類號TP2773國際圖書分類號621西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文年級三Q二四級姓名垡桃薟申請學(xué)位級別亟專業(yè)扭越王猩指導(dǎo)老師韭渲量4塾拯二零一七年五月密級公開西南交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)西南交通大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1保密口，在年解密后適用本授權(quán)書；2不保密影使用本授權(quán)書。請在以上方框內(nèi)打“、／”學(xué)位論文作者簽名怠戈槲莎方長～指導(dǎo)老師簽名LA其AⅥ刁忒≥咿戮壇日期勘1冉埠

簡介：活塞是發(fā)動機(jī)的核心零部件，其工作環(huán)境具有高溫、高壓的特點。正圓活塞在工作過程中由于產(chǎn)生機(jī)械變形及熱變形，會引起噪聲、竄氣等，影響發(fā)動機(jī)的整體性能。為了抵消活塞在工作過程中的受力變形和熱變形，同時建立活塞與氣缸壁之間的高剛性潤滑油膜，活塞通常設(shè)計為非圓異形曲面。由于非圓活塞外圓型面為復(fù)雜的三維型面，而且加工精度要求很高，通常采用全數(shù)字軟靠模機(jī)床進(jìn)行加工。本文針對當(dāng)前主流的數(shù)控軟靠?；钊鈭A車床數(shù)控系統(tǒng)存在的系統(tǒng)開放性不好，車削活塞時主軸轉(zhuǎn)速低以及可靠性差等問題，提出基于PC的全軟件活塞異形外圓車床數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)方案，并利用TWINCAT環(huán)境進(jìn)行了開發(fā)，主要研究工作如下1綜述活塞異形外圓特點和主要的加工方法，針對數(shù)控系統(tǒng)，調(diào)研了全數(shù)控軟靠模活塞外圓車床的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出了基于PC的全軟件解決方案。2對目前常用活塞異形外圓型面特點進(jìn)行了分析概括，分別從活塞外圓中凸型線、橢圓度及橫截面橢圓曲線這三個要素進(jìn)行分析，總結(jié)了其變化規(guī)律采用三次樣條插值方法對活塞外圓型面進(jìn)行了插值，并在MATLAB中進(jìn)行了驗證。3根據(jù)活塞異形外圓車削原理分析了活塞異形外圓車床的運動控制需求和實時性、數(shù)據(jù)容量等要求簡要介紹了ETHERCAT總線及TWINCAT開發(fā)環(huán)境的原理架構(gòu)，并著重分析了其實時性、PLC掃描周期等性能特點，在此基礎(chǔ)上對基于TWINCAT的活塞異形外圓車床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了硬件架構(gòu)，提出了對常規(guī)運動控制任務(wù)和U軸直線電機(jī)控制任務(wù)的控制方案。4基于TWINCAT開發(fā)環(huán)境進(jìn)行了機(jī)床下位機(jī)控制軟件的編制，基于VISUALSTUDIO2008開發(fā)環(huán)境采用C＃語言進(jìn)行了上位機(jī)人機(jī)界面程序的編制，并采用ADS方式實現(xiàn)了上位機(jī)與下位機(jī)的通訊。5搭建了實驗平臺，分別進(jìn)行了數(shù)控系統(tǒng)常規(guī)運動控制任務(wù)的測試和U軸在250ΜS插補周期下的高頻響仿真測試，驗證了方案的可行性。

簡介：機(jī)床作為制造業(yè)的母機(jī)，其可靠性直接影響到裝備制造業(yè)的提高程度。數(shù)控車床作為機(jī)床的一個重要系列。經(jīng)過多年努力，國產(chǎn)低檔數(shù)控車床的可靠性有了很大進(jìn)步，而國產(chǎn)中高檔數(shù)控車床的可靠性低于國外先進(jìn)水平，極大地影響了產(chǎn)品的市場競爭力。國產(chǎn)數(shù)控車床故障具有種類多、故障原因復(fù)雜等特點，給數(shù)控車床可靠性的研究造成了很大難度。本文結(jié)合國家科技重大專項項目的研究內(nèi)容，以國產(chǎn)某系列數(shù)控車床為分析對象，通過研究數(shù)控車床的故障模式并梳理故障模式與故障原因的影響關(guān)系，制定可行的可靠性控制措施，為機(jī)床可靠性的持續(xù)提升提供保障。本文的研究內(nèi)容具有重要的意義，可以為國產(chǎn)數(shù)控車床的可靠性提升提供技術(shù)支持。本文主要研究內(nèi)容如下⑴構(gòu)建數(shù)控車床可靠性分析與控制體系。分析國產(chǎn)某系列數(shù)控車床并劃分結(jié)構(gòu)，以子系統(tǒng)為單位統(tǒng)計數(shù)控車床的故障模式，得到各子系統(tǒng)的故障模式并統(tǒng)計子系統(tǒng)的故障模式的發(fā)生概率；以故障發(fā)生概率較高的子系統(tǒng)作為典型子系統(tǒng)，對其進(jìn)行詳細(xì)的FMECA分析為其他子系統(tǒng)的FMECA分析提供參考。⑵構(gòu)建基于證據(jù)理論的RPN評估模型分析數(shù)控車床的故障模式，找出對數(shù)控車床可靠性有重要影響的故障模式，記為主要故障；引入故障樹分析理論和集對分析理論梳理故障與故障源之間的影響關(guān)系，建立集對故障樹分析數(shù)控車床的主要故障，得到對主要故障發(fā)生起主要影響的故障源，記為主要故障源，從而確定了影響數(shù)控車床可靠性的主要原因。以國產(chǎn)某系列數(shù)控車床為例分析。⑶針對車床的主要故障及主要故障源制定相應(yīng)的可靠性控制措施，基于多色集合理論建立數(shù)控車床各主要故障與主要故障源和各主要故障源與控制措施之間的關(guān)聯(lián)矩陣及布爾表達(dá)式，并建立主要故障主要故障源、主要故障源控制措施的多色集合控制圖。通過層次分析法構(gòu)建外購件供應(yīng)商可靠性評估與選擇模型，以確保外購件的可靠性。

簡介：當(dāng)前，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代不斷加快，市場競爭也越來越激烈，企業(yè)要想在這樣的環(huán)境中生存和發(fā)展，就必須能夠在最短的時間內(nèi)開發(fā)出新的產(chǎn)品，以最好的質(zhì)量、最優(yōu)廉的價格去滿足市場的需求。數(shù)控機(jī)床因其高精度、高柔性、高效益等特點，使得其相比于普通機(jī)床更適應(yīng)當(dāng)前品種多、批量小、精度高、形狀復(fù)雜、周期短的生產(chǎn)要求。對于制造業(yè)企業(yè)而言，如果通過購買新的數(shù)控機(jī)床來解決當(dāng)前生產(chǎn)設(shè)備數(shù)控化率不足的現(xiàn)狀，一方面需要投入大量的資金，另一方面，原先保有的大量普通機(jī)床就會被閑置起來，造成一種浪費。從合理利用資源、節(jié)約成本的角度出發(fā)，通過對原有的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，來提升設(shè)備的數(shù)控化率，也是一種較好的選擇。本文以C6140普通車床的數(shù)控化改造為例，對數(shù)控技術(shù)在C6140普通車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用作了深入的研究與探索，形成了相應(yīng)的技術(shù)方案及要點。主要內(nèi)容為1、對機(jī)床數(shù)控化改造的意義和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了深入的分析，充分說明了機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)點和必要性。2、根據(jù)改造的要求對常用數(shù)控系統(tǒng)及其功能、價位做了詳細(xì)分析的對比，選擇了廣數(shù)GSK928TEAL車床數(shù)控系統(tǒng)作為機(jī)床的控制核心。3、在改造的過程中，采用變頻器調(diào)速并帶有檢測功能的編碼器來組成主傳動系統(tǒng)，拆除了原機(jī)床的進(jìn)給箱、光桿和絲杠，采用滾珠絲杠副固定在溜板箱和中拖板上的方法改造進(jìn)給系統(tǒng)，文中對進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠副進(jìn)行了比較詳細(xì)的計算與論證，對步進(jìn)電機(jī)的選型也進(jìn)行了計算和分析拆除原刀架，改裝成自動轉(zhuǎn)位刀架。4、設(shè)計了數(shù)控系統(tǒng)詳細(xì)的連接圖，比較詳細(xì)地分析了數(shù)控系統(tǒng)與各部分執(zhí)行器件連接的管腳圖、接線圖等，并且設(shè)計出主電路圖、主軸控制部分電路圖。實踐結(jié)果表明本文提出的改造方案是正確可行的，改造后的數(shù)控車床比起原先的普通車床不僅擴(kuò)大了工藝范圍，提高了精度，而且操作方便、性能穩(wěn)定，極大地提高了加工效益。

簡介：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和生活水平的顯著提高，電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、國防及航空航天等尖端領(lǐng)域?qū)Ρ砻尜|(zhì)量提出了越來越高的要求。由于精密加工表面包含了豐富的形貌特征，現(xiàn)代制造業(yè)越來越關(guān)注表面微觀形貌的成因及其影響規(guī)律。本文結(jié)合國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目“復(fù)雜空氣分離類成套裝備超大型化與低能耗化的關(guān)鍵科學(xué)問題”（編號2011CB706505）課題“關(guān)鍵部件高強(qiáng)度大構(gòu)件保質(zhì)制造技術(shù)”和國家自然科學(xué)基金項目“基于功能結(jié)構(gòu)并行分解的公差設(shè)計理論與方法”51275464，開展了基于車削端面形貌的車床誤差辨識方法的研究工作，旨在建立車床誤差與切削工件表面形貌之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提出了在給定誤差條件下車削端面形貌的仿真方法，探討了基于車削端面形貌的車床誤差辨識方法。第一章闡述了課題研究的背景與意義分析了車床誤差來源、機(jī)床誤差建模技術(shù)以及切削表面形貌仿真方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，給出了本文研究內(nèi)容和總體框架。第二章分析了典型的車床結(jié)構(gòu)及誤差元素，基于剛體運動學(xué)和齊次坐標(biāo)變換建立了車床綜合誤差模型。第三章分析了車削加工表面成型原理，研究了車床誤差對車削端面形貌的影響規(guī)律，建立了兩者的數(shù)學(xué)映射關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，基于正交實驗法設(shè)計了仿真實驗方案，揭示了車床各項誤差對車削端面形貌的影響規(guī)律，分析了影響車削端面質(zhì)量的關(guān)鍵性誤差。第四章通過車床誤差對車削端面形貌影響規(guī)律的分析，提出了基于車削表面形貌的車床誤差辨識方法，分析了不同類型車床誤差對車削表面形貌的影響，初步實現(xiàn)了車床誤差的辨識，最后設(shè)計仿真實驗驗證了其可行性。第五章開發(fā)了基于車削端面形貌的車床誤差分析系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)軟件的功能模塊。第六章總結(jié)了全文研究內(nèi)容，并對今后的研究工作進(jìn)行了展望。

簡介：當(dāng)前，云制造已成為裝備制造企業(yè)的重要發(fā)展方向之一。數(shù)控車床作為機(jī)床裝備資源的重要組成部分，在提供云服務(wù)時面臨著信息異構(gòu)復(fù)雜、服務(wù)制約因素多、資源優(yōu)選難度大等問題，從而嚴(yán)重制約了數(shù)控車床集成共享和優(yōu)選效率。為此，論文在借鑒國內(nèi)外已有研究成果的基礎(chǔ)上，圍繞云制造環(huán)境下數(shù)控車床的信息構(gòu)成、約束特性、服務(wù)建模、適配接入及資源優(yōu)選等技術(shù)進(jìn)行了探索和研究。首先，通過分析國內(nèi)外云制造理論及共性關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀，結(jié)合云制造環(huán)境下數(shù)控車床優(yōu)化配置需求，研究了云制造環(huán)境下數(shù)控車床的信息構(gòu)成及使用的約束特性。并在此基礎(chǔ)上，提出了一種云制造環(huán)境下基于復(fù)雜約束特性的數(shù)控車床優(yōu)化配置總體實現(xiàn)框架。其次，基于以上實現(xiàn)框架，對其涉及的部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。主要包括研究了一種基于本體的數(shù)控車床建模方法，構(gòu)建了云制造環(huán)境下數(shù)控車床本體信息模型；研究了一種基于OSGI的數(shù)控車床適配接入方法，建立了面向云服務(wù)的數(shù)控車床適配接入框架，該框架主要包括適配接入和解析、BUNDLE設(shè)計與構(gòu)建、服務(wù)封裝等具體實現(xiàn)技術(shù)；研究了一種基于復(fù)雜約束特性的數(shù)控車床優(yōu)選方法，提出了包括成本C、質(zhì)量Q、時間T、服務(wù)滿足能力M、信息交互能力I、知識能力K、容錯能力F、服務(wù)可靠性R、綜合滿意度S等九大變量的數(shù)控車床評價指標(biāo)體系，并對數(shù)控車床優(yōu)選機(jī)制、優(yōu)選模型、優(yōu)選算法進(jìn)行了分析和研究。最后，結(jié)合課題組前期開發(fā)成果機(jī)床裝備資源優(yōu)化配置云服務(wù)平臺，對以上研究成果進(jìn)行了初步試驗驗證。

簡介：數(shù)控機(jī)床應(yīng)用范圍越來越廣，能量消耗越來越大，其排放對環(huán)境的影響巨大。因此，在國家大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的理念下，數(shù)控機(jī)床作為制造業(yè)能量消耗的主要載體，其節(jié)能減排的研究迫在眉睫且意義重大。因此，本文選擇典型的數(shù)控車床進(jìn)行研究，主要工作概括如下首先，對數(shù)控車床的能耗分布進(jìn)行實驗研究，了解數(shù)控車床各階段對應(yīng)的能耗子系統(tǒng)組成。并對機(jī)床加工能耗最多且受切削參數(shù)影響最顯著的切削過程進(jìn)行分析，列出了現(xiàn)有典型的針對切削過程的能耗建模方法，分析了各建模方法的優(yōu)缺點。其次，基于機(jī)床加工狀態(tài)的能耗建模與算法學(xué)習(xí)的模型相結(jié)合的思想提出數(shù)控車床切削過程能耗預(yù)測模型。對于各部分的能耗，提出相應(yīng)的預(yù)測評估方法，分別采用平滑濾波法評估基本能耗、多元線性回歸法預(yù)測主軸與進(jìn)給軸能耗、改進(jìn)的基因表達(dá)式編程算法GENEEXPRESSIONPROGRAMMING，GEP預(yù)測刀尖能耗與負(fù)載功率損耗。為了獲得實例預(yù)測模型，在典型數(shù)控車床CK60上進(jìn)行了析因?qū)嶒炘O(shè)計，并采用以上提到的建模思想和評估方法對其切削過程能耗進(jìn)行了預(yù)測，得到基于GEP算法的數(shù)控車削能耗實例預(yù)測模型。并對模型進(jìn)行對比分析，驗證了提出模型預(yù)測精度。然后，針對切削參數(shù)能效優(yōu)化的問題，將建立的數(shù)控車床能耗預(yù)測模型和加工過程的時間作為指標(biāo)同時優(yōu)化，考慮數(shù)控車床性能約束和加工實際約束，建立基于能量效率的切削參數(shù)優(yōu)化模型，提出一種改進(jìn)的多目標(biāo)教與學(xué)優(yōu)化算法TEACHINGLEARNINGBASEDOPTIMIZATION，TLBO求解該模型，獲得切削參數(shù)優(yōu)化的PARETO前沿解，采用灰色綜合評價法進(jìn)行決策，較客觀的選取切削用量。最后，在上述切削參數(shù)優(yōu)化模型和求解方法研究基礎(chǔ)上，開發(fā)了切削參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)人機(jī)交互界面，并以典型數(shù)控車床CK60實例進(jìn)行了驗證，為實際生產(chǎn)加工提供支持和決策。本文最后一章對全文所研究的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并對未來的研究方向進(jìn)行了展望。

簡介：重型機(jī)床是機(jī)床眾多類型中的一個重要分支，床身作為機(jī)床的主要承重部件，承受溜板箱、尾座等機(jī)床部件的載荷，其結(jié)構(gòu)及動靜態(tài)特性直接影響機(jī)床的加工質(zhì)量，因此床身的性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的意義。本文以CWZ61160型雙刀架重型機(jī)床為研究對象，將有限元分析、優(yōu)化設(shè)計及人工智能領(lǐng)域的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來研究重型機(jī)床床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，尤其針對床身靜力學(xué)性能分析預(yù)測及結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了研究，具體研究工作如下首先，利用ANSYS的靜力學(xué)分析模塊，結(jié)合APDL語言，快速高效地得到床身多個結(jié)構(gòu)參數(shù)變量與床身的最大變形量、最大等效應(yīng)力之間的映射關(guān)系對CWZ61160重型機(jī)床的床身進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度分析。結(jié)果表明床身滿足許用應(yīng)力要求，且床身變形量在工程應(yīng)用要求范圍內(nèi)。其次，建立了床身的靜力學(xué)性能預(yù)測模型，按照正交試驗原則，選取具有代表性的ANSYS分析結(jié)果作為訓(xùn)練樣本，最終分別建立起了基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的床身性能預(yù)測模型，并對兩種網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了評價。結(jié)果表明RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測效果比BP網(wǎng)絡(luò)模型更準(zhǔn)確，預(yù)測誤差維持在0％17％之間，多數(shù)情況下預(yù)測誤差在5％左右，預(yù)測精度較高。最后，建立了床身優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，選取床身的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)測模型表達(dá)了床身結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能之間的非線性映射關(guān)系，并將該關(guān)系應(yīng)用到床身優(yōu)化模型的非線性約束條件當(dāng)中，實現(xiàn)了有限元分析、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計三者的有機(jī)結(jié)合選取MATLAB中的單目標(biāo)函數(shù)工具實現(xiàn)了床身的優(yōu)化。研究結(jié)果表明床身重量得到了有效的降低，且減重后床身動靜態(tài)特性均較好。本文提出了將RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于床身靜力學(xué)性能預(yù)測中的方法，并將所得到的床身結(jié)構(gòu)參數(shù)與靜力學(xué)性能之間的非線性映射關(guān)系應(yīng)用于床身的單目標(biāo)優(yōu)化中，實現(xiàn)了床身的輕量化設(shè)計。

簡介：隨著機(jī)床高速、高效、高精化的發(fā)展，以經(jīng)驗為主導(dǎo)的傳統(tǒng)設(shè)計方法已逐漸滿足不了現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計要求。隨著裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新與開發(fā)的需要，將新的設(shè)計理論和設(shè)計方法應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計上是設(shè)計技術(shù)發(fā)展的必然。本文基于拓?fù)鋬?yōu)化及尺寸優(yōu)化設(shè)計方法，對數(shù)控立式車床的關(guān)鍵部件回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行了以提高結(jié)構(gòu)剛度、減輕其質(zhì)量為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計研究，在回轉(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上驗證了其可靠度。本文根據(jù)數(shù)控立式車床的設(shè)計要求，對其部件回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行常規(guī)設(shè)計，并對回轉(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，為后續(xù)回轉(zhuǎn)工作臺的優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)；基于常規(guī)型回轉(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)，采用拓?fù)鋬?yōu)化變密度法，分別以應(yīng)變能最小和一階頻率最小為設(shè)計目標(biāo)，對回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，得到體現(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺載荷傳遞路徑的“支撐骨架”結(jié)構(gòu)；在保持拓?fù)湫突剞D(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)形態(tài)不變的情況下，對其進(jìn)行多目標(biāo)尺寸優(yōu)化設(shè)計，得到回轉(zhuǎn)工作臺的最終優(yōu)化結(jié)構(gòu)；對回轉(zhuǎn)工作臺優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析。論文通過拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化實現(xiàn)了數(shù)控立式車床回轉(zhuǎn)工作臺從結(jié)構(gòu)形態(tài)布局到尺寸取值的最終結(jié)果，同時達(dá)到了提高結(jié)構(gòu)剛度、減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證結(jié)構(gòu)可靠性的優(yōu)化目標(biāo)，為回轉(zhuǎn)類工作臺的優(yōu)化設(shè)計提供了一個可行的設(shè)計方案。因此，本論文的工作為機(jī)械類結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化提供了一個新的思路和有益的參考。

簡介：“超聲檢測”是無損檢測技術(shù)領(lǐng)域里主要的探測手段。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，“超聲自動檢測技術(shù)”成為超聲檢測技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。超聲自動檢測技術(shù)已經(jīng)在航空、航天、核電及高鐵等領(lǐng)域關(guān)鍵零部件的檢測中得到了較多的應(yīng)用，但是在普通零部件的檢測中應(yīng)用較少，其中檢測設(shè)備研發(fā)成本高、開發(fā)周期長、通用性差等一些問題是限制超聲自動檢測技術(shù)推廣與應(yīng)用的主要因素。針對這種情況，提出“車床超聲檢測附件”的概念，旨在通過產(chǎn)品族技術(shù)開發(fā)一種適用于車床的超聲檢測附件，該附件安裝在車床上組成車床超聲自動檢測系統(tǒng)，以此代替超聲檢測裝置，從而降低超聲自動檢測設(shè)備的開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，使其變得更具通用性。本文闡述了車床超聲檢測附件的概念和特點，對整個附件組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，基于產(chǎn)品族的理念將附件進(jìn)行了模塊化劃分，設(shè)計了車床超聲檢測附件產(chǎn)品平臺，并分別針對超聲耦合模塊、控制系統(tǒng)模塊以及上位機(jī)模塊進(jìn)行了詳細(xì)的分析論證和實驗驗證。首先，通過對車床超聲檢測附件中的耦合技術(shù)進(jìn)行研究，提出了薄膜耦合法和水柱溢水法的概念，對耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化、參數(shù)化設(shè)計，通過仿真求得耦合結(jié)構(gòu)的最佳參數(shù)并完成相應(yīng)零部件的加工制造，針對不同曲率的工件，在車床上進(jìn)行檢測實驗，結(jié)果表明薄膜耦合法適用于小曲率的工件，水柱溢水法適用于大曲率的工件。其次，通過對工業(yè)中常見控制系統(tǒng)進(jìn)行對比，選定單片機(jī)作為控制器，并對單片機(jī)的控制任務(wù)進(jìn)行了分析，完成了車床超聲檢測附件產(chǎn)品族控制系統(tǒng)的硬件和軟件的模塊化設(shè)計，在車床上進(jìn)行了實驗，結(jié)果表明單片機(jī)控制器和車床數(shù)控系統(tǒng)的協(xié)同控制能夠取得比較好的效果。最后，根據(jù)是否將附件運動同車床運動一同編程，將NC代碼的識別提取劃分為時間同步法和直接提取法兩種方式，通過對NC代碼的組成格式和車削加工零件常見輪廓進(jìn)行分析，完成了車床超聲檢測附件數(shù)控代碼提取器的算法設(shè)計和NC代碼的模塊提取，并通過實例驗證了方案的可行性。

簡介：本文主要研究基于雙通道控制技術(shù)的非圓活塞異型截面復(fù)合加工的方法及直線進(jìn)給通道的智能控制。通過對兩通道進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計非圓活塞雙通道系統(tǒng)控制模型，并分析非圓活塞加工過程中直線電機(jī)的高頻往復(fù)運動?；赥UROPMAC開放伺服算法特性，設(shè)計模糊自整定PID控制算法，提高直線進(jìn)給系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性。運用時基控制和脈沖同步控制原理，完成兩通道間信號通訊及同步跟隨運動算法，開發(fā)專用模塊化的非圓活塞車削控制系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)非圓活塞車削加工功能及人機(jī)交互。基于多通道控制技術(shù)理論，構(gòu)建非圓活塞雙通道系統(tǒng)控制模型，并針對非圓活塞的異型輪廓結(jié)構(gòu)及加工工藝，對直線電機(jī)的高頻往復(fù)運動進(jìn)行分析計算，完成直線電機(jī)選型及雙通道系統(tǒng)的調(diào)試，建立直線電機(jī)動力學(xué)模型。基于高速光耦隔離的編碼器脈沖分配器，提取機(jī)床主軸信號和Z軸編碼器信號，完成兩路同步隔離輸出，并最終實現(xiàn)兩通道間的通訊；基于時基和脈沖同步控制理論，實現(xiàn)雙通道間的同步協(xié)調(diào)運動，并對非圓活塞的車削加工進(jìn)行參數(shù)化編程。針對直線進(jìn)給通道自身具有高度耦合、非線性及建模誤差，設(shè)計模糊自整定PID控制算法，實現(xiàn)直線進(jìn)給通道的智能控制，并應(yīng)用SIMULINK對直線電機(jī)運動進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，模糊自整定PID控制具有良好的動態(tài)性能。利用VISUALBASIC軟件完成雙通道非圓活塞車削控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，實現(xiàn)車削系統(tǒng)的指令設(shè)置、活塞加工、智能控制等功能的模塊化，并基于實驗平臺編寫模糊自整定PID控制算法，通過TUROPMAC運動控制器完成對非圓活塞加工中直線電機(jī)高頻往復(fù)運動，完成非圓活塞車削加工實驗，驗證非圓活塞切削系統(tǒng)中直線進(jìn)給通道中模糊自整定PID控制算法的有效性。

簡介：數(shù)控機(jī)床的高速化和高復(fù)合化是近年來的發(fā)展趨勢。主軸功率和轉(zhuǎn)速的提高，使得機(jī)床熱變形增加。研究表明，由于熱變形引起的誤差約占總誤差的40～70％，而主軸熱變形又是機(jī)床熱變形誤差的主要因素，因此對數(shù)控車床主軸分析并進(jìn)行熱特性測試具有重大意義。本文選取一種典型數(shù)控車床HTC2550主軸作為研究對象，分析此機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)特征及其熱特性，并通過搭建的主軸熱誤差測試系統(tǒng)對其進(jìn)行了實際測試，對公司高檔數(shù)控機(jī)床主軸的設(shè)計、制造、使用和評估提供了合理和必要的理論依據(jù)。本文首先分析了數(shù)控機(jī)床主軸熱誤差分析與研究的現(xiàn)狀，隨后以HTC2550臥式數(shù)控車床主軸為例，以ANSYS平臺為工具對其主軸系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)及動態(tài)分析，然后在對該主軸系統(tǒng)進(jìn)行了包括穩(wěn)態(tài)熱分析、瞬態(tài)熱分析在內(nèi)熱模態(tài)分析，在最后通過自主研發(fā)搭建了主軸熱漂移測試系統(tǒng)，用非常容易調(diào)裝的外接儀器設(shè)備，將主軸在實際運轉(zhuǎn)過程中的熱變形數(shù)值，實時的記錄下來，具備了主軸熱誤差的測試能力，并進(jìn)行了實際測試。通過本文的研究，得出了數(shù)控機(jī)床主軸的理論分析和試驗數(shù)據(jù)，分析出主軸整體的結(jié)構(gòu)特點和最佳結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，得到了機(jī)床主軸整個運轉(zhuǎn)過程中的溫升值和各向熱變形值給出機(jī)床主軸運轉(zhuǎn)過程中的瞬態(tài)和熱穩(wěn)定狀態(tài)下的溫升熱變形數(shù)值為設(shè)計人員在主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計、散熱設(shè)計、熱對稱設(shè)計、關(guān)鍵定位面選擇等方面提供數(shù)據(jù)支持為公司提供了數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)分析、溫升熱變形測試的理論方法和軟硬件測試平臺彌補了各事業(yè)部目前在數(shù)控機(jī)床熱特性測試方面的空白，豐富產(chǎn)品測試環(huán)節(jié)提高了此類機(jī)床精度保持性，提升產(chǎn)品技術(shù)含金量通過大量數(shù)控機(jī)床熱測試數(shù)據(jù)的積累，為沈陽機(jī)床集團(tuán)中高檔數(shù)控機(jī)床主軸的設(shè)計、制造和改進(jìn)提供了依據(jù)。

簡介：螺桿是重要的工業(yè)零件，在石油、制冷、橡塑、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用非常普及。由于使用環(huán)境和功能不同，使得螺桿的形狀和大小差別懸殊，形成了多種多樣形狀復(fù)雜的異形螺桿。異形螺桿的形狀多為變導(dǎo)程、變槽深、變螺棱寬、變底徑和變螺紋升角等，它可以是其中的一種也可以是多種的組合。隨著螺旋曲面螺桿使用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，異形螺桿的使用目的有很大的不同，而且螺旋曲面的成形機(jī)理各異，其型線也多種多樣，致使加工異形螺桿十分困難，特別是在提高異形螺桿的生產(chǎn)效率和品質(zhì)方面?，F(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)螺桿加工企業(yè)整體生產(chǎn)技術(shù)落后，異形螺桿在實際加工過程中切削狀態(tài)不穩(wěn)定，刀具磨損嚴(yán)重，加工成本較高，表面精度遠(yuǎn)達(dá)不到要求。針對現(xiàn)有異形螺桿加工工藝和方法的不足，本文在研究異形螺桿的形狀特點、數(shù)學(xué)模型和數(shù)控加工原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個專用于異形螺桿加工的開放式車床數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件以工控機(jī)（IPC）為基礎(chǔ)，以GTS運動控制器為核心，確立了IPCGTS運動控制器的體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了資源的合理配置，能夠完成異形螺桿的參數(shù)輸入、插補計算、程序譯碼解釋、伺服控制、系統(tǒng)管理等多種任務(wù)。系統(tǒng)軟件采用面向?qū)ο蠛湍K化的編程技術(shù)，在VISUALSTUDIO2012編程環(huán)境下開發(fā)了人機(jī)交互界面。本課題研發(fā)的整個系統(tǒng)軟硬件功能實現(xiàn)了模塊化劃分，能夠加工出幾種不同型線的異形螺桿。實驗結(jié)果表明異形螺桿的幾何參數(shù)達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果，并且有較好的加工效率和表面質(zhì)量，具有一定的實用價值。