专利名称：一种满足高加速度要求的机床运动部件实现方法
技术领域：
本发明涉及一种满足高加速度要求的机床运动部件实现方法，属于高速高精数控 加工技术领域。
背景技术：
高速高精加工中心是目前世界上最先进的数控机床，随着制造业的不断发展，机 床启动加速度成为机床的重要设计参数，然而加速度值的不断提高对机床运行部件的静动 刚度提出了严格要求，如何保证运动部件在高加速度运行时的稳定性、可靠性是机床设计 中的关键技术。虽然目前机床机械优化方法众多，但尚没有形成专门针对高加速运动部件 的完整技术。
发明内容
本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种满足高加速度(Ig以上) 要求的机床运动部件实现方法，该方法采用简单方法完成复杂工况下运动部件的设计，在 保证产品质量的同时，大大缩短产品的研制周期，降低研制成本。本发明的技术解决方案一种满足高加速度要求的机床运动部件实现方法，所述 高加速度> lg，其实现步骤如下(1)确定工况参数确定所述机床运动部件的密度、弹性模量、摩擦系数、工作环境温度及所选取的电 机功率工况参数，所述电机功率工况参数包括电机功率、电机效率和最高转速，上述所有参 数将作为步骤O)中的设计变量；然后确定机床运动部件基本外形尺寸范围，包括机床运 动部件形状、长度、宽度、高度及直径D > 20mm的较大孔径的尺寸，并将所确定的尺寸范围 作为步骤O)中的约束条件之一；(2)以机床运动部件负载惯量为优化设计目标函数，选取设计变量，确定约束条 件，并建立优化设计数学模型；以机床运动部件负载惯量为优化设计目标函数，若机床运动部件做直线 运动则直接将机床运动部件质量M作为负载惯量，即目标函数，若机床运动部件 做旋转运动，则以机床运动部件转动惯量作为负载惯量，即目标函数，所述转动 惯量是指刚体中每个质点的质量与这一质点到转轴距离的平方的乘积的总和，
权利要求
1. 一种满足高加速度要求的机床运动部件实现方法，所述高加速度> lg，其特征在于 实现步骤如下(1)确定工况参数确定所述机床运动部件的密度、弹性模量、摩擦系数、工作环境温度及所选取的电机功 率工况参数，所述电机功率工况参数包括电机功率、电机效率和最高转速，上述所有参数将 作为步骤O)中的设计变量；然后确定机床运动部件基本外形尺寸范围，包括机床运动部 件形状、长度、宽度、高度及直径D > 20mm的较大孔径的尺寸，并将所确定的尺寸范围作为 步骤O)中的约束条件之一；(2)以机床运动部件负载惯量为优化设计目标函数，选取设计变量，确定约束条件，并 建立优化设计数学模型；以机床运动部件负载惯量为优化设计目标函数，若机床运动部件做直线运动则直接将 机床运动部件质量M作为负载惯量，即目标函数，若机床运动部件做旋转运动，则以机床运 动部件转动惯量作为负载惯量，即目标函数，所述转动惯量是指刚体中每个质点的质量与这一质点到转轴距离的平方的乘积的总和，
全文摘要
一种满足高加速度要求的机床运动部件实现方法(1)确定运动部件的密度、弹性模量、摩擦系数、基本外形尺寸范围及所选取的电机功率等工况参数；(2)以部件负载惯量为优化设计目标函数，选取设计变量，确定约束条件，并建立其优化设计数学模型；(3)采用MATLAB算法求解该优化问题，确定部件的最优外形尺寸；(4)建立部件的三维模型；(5)采用虚拟样机技术，通过多刚体动力学软件对系统进行仿真分析。检验部件运动加速度是否达到要求；(6)通过有限元分析软件对运动部件的高加速度启动运动进行分析，对部件的薄弱位置进行改进设计；(7)确定部件在高加速度运行时的机械误差，进而可以在数控编程中进行实时补偿。本发明实现了用简单方法完成复杂工况下运动部件的设计，在保证产品质量的同时，大大缩短产品的研制周期，降低研制成本。
文档编号G06F17/50GK102043876SQ20101051260
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者吕晓宇, 孙红梅, 沈华红, 王延忠 申请人:北京机电院高技术股份有限公司, 北京航空航天大学