横梁作为桥式龙门铣床的主要移动部件,其结构设计直接影响机床整机的工作性能。为此,提出了一种以质量屋为核心,融合正交试验设计、模糊线性回归理论和(0~1)目标规划优势于一体的横梁优选设计方法。在调研咨询确定横梁设计需求的基础上,运用层次分析法计算设计需求相对权重;通过正交试验设计制定横梁候选方案,获得横梁工程特性三维建模仿真值,并进行横梁设计方案符合度等级的评定,从而完成质量屋的构建;运用模糊线性回归理论建立质量屋中参数之间的函数关系,并构建(0~1)目标规划模型进行方案优选,确定参数组合为“箱中箱—井—20mm—线轨”的横梁优选方案。研究结果表明优选设计后,横梁的静动态性能明显得到改善,且实现了轻量化设计,验证了所提方法的正确性和可行性。

针对机床重要结构件优选设计时难以在多个方案和多项性能评价指标之间进行取舍这一问题,提出了基于熵权TOPSIS模型的机床结构件优选设计。以龙门机床的定横梁为研究对象,结合有限元分析设计了10个不同的定横梁结构作为备选方案,并对10个备选方案依次进行了灵敏度分析和多目标优化,确保10个备选方案都具有相对最优尺寸参数。利用有限元软件依次对优化后的10个备选方案进行静动态特性和热特性分析,得到了优选决策的原始数据。建立了机床结构件优选评价的熵权TOPSIS数学模型,利用Matlab软件求解计算选出了最佳方案。对比分析了定横梁部件优选前后的静动态特性和热特性参数,认为优化后定横梁部件综合性能有所提升。结合实际工程经验分析了优选决策原始数据,认为优选结果符合实际,验证了熵权TOPSIS模型对机床结构件优选设计的有效性。