本發(fā)明屬于機(jī)床優(yōu)化，具體涉及一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、機(jī)床是一種自動化加工設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)生活中，一般的機(jī)床包括底座以及底座上方的加工機(jī)器，處于維持底座的水平，將工作過程中發(fā)出振動的底座與地面隔開等需求，底座底部通常設(shè)置有地腳，用于將底座抬離地面。

2、對于地腳，需要對其支撐能力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度地增強(qiáng)支撐性，一般的優(yōu)化方法靠經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)地腳螺栓布局，同時(shí)，僅考慮床身的變形，未考慮工作臺部分移動造成的床身工作臺部件重心的變化，優(yōu)化程度不高，為此，中國專利cn104794280b公開了一種機(jī)床地腳螺栓布局的優(yōu)化方法，包括以下步驟：1)設(shè)置機(jī)床地腳螺栓的數(shù)量及間距；2)計(jì)算工作臺及工件在床身各位置上時(shí)工作臺中間點(diǎn)的變形量，再選取工作臺及工件在床身各位置上時(shí)工作臺中間點(diǎn)的最大變形量及最小變形量，然后通過所述最大變形量與最小變形量相減的結(jié)果作為床身水平軸軸線運(yùn)動的直線度誤差δ；3)以床身水平軸軸線運(yùn)動的直線度誤差δ為目標(biāo)函數(shù)，以地腳螺栓的間距和數(shù)量為自變量進(jìn)行優(yōu)化，得床身水平軸軸線運(yùn)動的直線度誤差δ最小時(shí)對應(yīng)的地腳螺栓間距及數(shù)量，然后根據(jù)所述地腳螺栓間距及數(shù)量進(jìn)行機(jī)床地腳螺栓的布局；其通過有限元仿真的方法計(jì)算工作臺及工件在床身各位置上時(shí)工作臺中間點(diǎn)的變形量，選取床身水平軸軸線運(yùn)動的直線度誤差最小時(shí)對應(yīng)的地腳螺栓間距及數(shù)量；

3、然而，為了擴(kuò)大支撐效果調(diào)整范圍，有時(shí)需要用彈簧地腳替代一般的螺栓地腳，當(dāng)彈簧地腳彈性系數(shù)過小時(shí)，會導(dǎo)致輕微外力引發(fā)劇烈振動，無法使機(jī)床保持水平，支撐性較差，當(dāng)彈性系數(shù)過大時(shí)，會導(dǎo)致彈簧預(yù)壓緊程度過高，支撐效果較差，因此需要結(jié)合機(jī)床實(shí)際需要調(diào)整各個(gè)彈簧地腳的彈性系數(shù)，而上述方案無法對若干地腳的彈性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)化效果不足，為此，需要一種優(yōu)化效果好的提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，具有優(yōu)化效果好的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)，包括若干彈簧地腳，以及配合若干彈簧地腳設(shè)置的支撐面孔，若干所述彈簧地腳分別設(shè)置于機(jī)床的四角與中部，任一所述彈簧地腳包括螺栓、螺母和套設(shè)于螺栓螺柱外的彈簧，所述螺母設(shè)置于支撐面孔上方，所述螺栓穿過支撐面孔并擰入螺母中，所述螺栓頭部設(shè)置有墊鐵，所述墊鐵與支撐面孔配合擠壓彈簧。

4、本發(fā)明還提供一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括下列步驟：

5、步驟一：建模；

6、步驟二：導(dǎo)入仿真軟件，在仿真軟件中僅調(diào)整不同彈簧地腳的彈性系數(shù)，得到不同彈性系數(shù)與底座中部形變量之間的變化關(guān)系，直至彈性系數(shù)與形變量的變化關(guān)系調(diào)轉(zhuǎn)；

7、步驟三：根據(jù)底座中間部位的變形量與彈簧彈性系數(shù)之間的關(guān)系，利用moga算法確定各個(gè)部位的最優(yōu)彈性系數(shù)。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟三中利用moga算法確定各個(gè)部位的最優(yōu)彈性系數(shù)還包括：

9、定義模型材料屬性：密度，楊氏模量，泊松比；

10、定義邊界條件及模型所需加載的力；

11、將模型劃分為多個(gè)單元網(wǎng)格；

12、對各個(gè)單元網(wǎng)格建立力學(xué)方程，求解得到底座中間位置變形量；

13、定義彈簧的彈性系數(shù)變化范圍，將各個(gè)部位的彈簧系數(shù)與底座最大變形量及平均變形量建立響應(yīng)面；

14、定義優(yōu)化目標(biāo)為底座最大變形量及平均變形量最小，利用moga多目標(biāo)優(yōu)化算法求出帕累托最優(yōu)前沿及各個(gè)部位對象的彈性系數(shù)。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟三還包括：在仿真軟件中將模型劃分為多個(gè)單元網(wǎng)格，測量各個(gè)網(wǎng)格的部位重量m，并在某個(gè)網(wǎng)格重量超過m0時(shí)向上修正距離集中點(diǎn)最近的彈簧地腳的彈性系數(shù)。

16、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟三還包括：在仿真軟件中將模型劃分為多個(gè)單元網(wǎng)格，測量各個(gè)網(wǎng)格的部位重量m，在某個(gè)網(wǎng)格重量超過m0將最近的彈簧地腳的彈性系數(shù)修正為原來的a1倍，其中a1＝m/m0×c，m≥m0，c為預(yù)先輸入的常數(shù)，m0為預(yù)先輸入的重量閾值。

17、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟三還包括：在仿真軟件中計(jì)算設(shè)備周期運(yùn)動發(fā)生點(diǎn)，測量周期運(yùn)動頻率，并向下修正距離集中點(diǎn)最近的彈簧地腳的彈性系數(shù)。

18、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟三還包括：在計(jì)算設(shè)備周期運(yùn)動發(fā)生點(diǎn)，測量周期運(yùn)動頻率f，將距離發(fā)生點(diǎn)最近的彈簧地腳的彈性系數(shù)修正為原來的a2倍，其中a2＝f0/f×d，f≤f0，d為預(yù)先輸入的常數(shù)，d0為預(yù)先輸入的頻率閾值。

19、本發(fā)明的有益效果為：

20、(1)通過在仿真軟件中，得到不同彈性系數(shù)與底座中部形變量之間的變化關(guān)系，隨后根據(jù)底座中間部位的變形量與彈簧彈性系數(shù)之間的關(guān)系，利用moga算法確定各個(gè)部位的最優(yōu)彈性系數(shù)，可精確獲取各個(gè)彈簧地腳的對機(jī)床的支撐力，可進(jìn)行支撐力的精確調(diào)整，提高了設(shè)計(jì)的優(yōu)化效果；

21、(2)通過對底座中局部重量較大，擬真誤差率較高的部位進(jìn)行向上修正，進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)的優(yōu)化效果；

22、(3)通過對底座中局部受振動較多，在振動發(fā)生變形進(jìn)而影響機(jī)床定位精度概率較大的部位，向下修正彈性系數(shù)，提高了使得彈簧地腳對振動的吸收效果，進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)的優(yōu)化效果。

技術(shù)特征：

1.一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括若干彈簧地腳，以及配合若干彈簧地腳設(shè)置的支撐面孔，若干所述彈簧地腳分別設(shè)置于機(jī)床的四角與中部，任一所述彈簧地腳包括螺栓、螺母和套設(shè)于螺栓螺柱外的彈簧，所述螺母設(shè)置于支撐面孔上方，所述螺栓穿過支撐面孔并擰入螺母中，所述螺栓頭部設(shè)置有墊鐵，所述墊鐵與支撐面孔配合擠壓彈簧。

2.一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括下列步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟三中利用moga算法確定各個(gè)部位的最優(yōu)彈性系數(shù)還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟三還包括：在仿真軟件中將模型劃分為多個(gè)單元網(wǎng)格，測量各個(gè)網(wǎng)格的部位重量m，并在某個(gè)網(wǎng)格重量超過m0時(shí)向上修正距離集中點(diǎn)最近的彈簧地腳的彈性系數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟三還包括：在仿真軟件中將模型劃分為多個(gè)單元網(wǎng)格，測量各個(gè)網(wǎng)格的部位重量m，在某個(gè)網(wǎng)格重量超過m0時(shí)將最近的彈簧地腳的彈性系數(shù)修正為原來的a1倍，其中a1＝m/m0×c，m≥m0，c為預(yù)先輸入的常數(shù)，m0為預(yù)先輸入的重量閾值。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟三還包括：在仿真軟件中計(jì)算設(shè)備周期運(yùn)動發(fā)生點(diǎn)，測量周期運(yùn)動頻率，并向下修正距離集中點(diǎn)最近的彈簧地腳的彈性系數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟三還包括：計(jì)算設(shè)備周期運(yùn)動發(fā)生點(diǎn)，測量周期運(yùn)動頻率f，將距離發(fā)生點(diǎn)最近的彈簧地腳的彈性系數(shù)修正為原來的a2倍，其中a2＝f0/f×d，f≤f0，d為預(yù)先輸入的常數(shù)，d0為預(yù)先輸入的頻率閾值。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)，屬于機(jī)床優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，包括若干彈簧地腳，以及配合若干彈簧地腳設(shè)置的支撐面孔，若干所述彈簧地腳分別設(shè)置于機(jī)床的四角與中部，任一所述彈簧地腳包括螺栓、螺母和套設(shè)于螺栓螺柱外的彈簧，所述螺母設(shè)置于支撐面孔上方，所述螺栓穿過支撐面孔并擰入螺母中，螺栓與支撐面孔配合擠壓彈簧，本發(fā)明還提供一種提高機(jī)床支撐性的底座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括下列步驟：步驟一：建模；步驟二：導(dǎo)入仿真軟件，調(diào)整不同彈簧地腳的彈性系數(shù)，得到不同彈性系數(shù)與底座中部形變量之間的變化關(guān)系；步驟三：根據(jù)底座中間部位的變形量與彈簧彈性系數(shù)之間的關(guān)系，利用MOGA算法確定各個(gè)部位的最優(yōu)彈性系數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：賴國平,張忠學(xué),廖恒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東鉅拓智能裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19