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，最大程度地增強(qiáng)支撐性，一般的優(yōu)化方法靠經(jīng)驗來設(shè)計地腳螺栓布局，同時，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)計算工作臺及工件在床身各位置上時工作臺中間點的變形量，再選取工作臺及工件在床身各位置上時工作臺中間點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動的直線度誤差δ；3)以床身水平軸軸線運動的直線度誤差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動的直線度誤差δ最小時對應(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算工作臺及工件在床身各位置上時工作臺中間點的變形量，選取床身水平軸軸線運動的直線度誤差最小時對應(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，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，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)床實際需要調(diào)整各個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)計方法。

技術(shù)實現(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)計方法，具有優(yōu)化效果好的特點。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(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、將模型劃分為多個單元網(wǎng)格；

12、對各個單元網(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單元網(wǎng)格，測量各個網(wǎng)格的部位重量m，并在某個網(wǎng)格重量超過m0時向上修正距離集中點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單元網(wǎng)格，測量各個網(wǎng)格的部位重量m，在某個網(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：在仿真軟件中計算設(shè)備周期運動發(fā)生點，測量周期運動頻率，并向下修正距離集中點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：在計算設(shè)備周期運動發(fā)生點，測量周期運動頻率f，將距離發(fā)生點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算法確定各個部位的最優(yōu)彈性系數(shù)，可精確獲取各個彈簧地腳的對機(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)計方法，其特征在于：所述步驟三中利用moga算法確定各個部位的最優(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單元網(wǎng)格，測量各個網(wǎng)格的部位重量m，并在某個網(wǎng)格重量超過m0時向上修正距離集中點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單元網(wǎng)格，測量各個網(wǎng)格的部位重量m，在某個網(wǎng)格重量超過m0時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)計方法，其特征在于：所述步驟三還包括：在仿真軟件中計算設(shè)備周期運動發(fā)生點，測量周期運動頻率，并向下修正距離集中點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)計方法，其特征在于：所述步驟三還包括：計算設(shè)備周期運動發(fā)生點，測量周期運動頻率f，將距離發(fā)生點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