龍門銑床橫梁方案設計及其多目標決策方法

卜雪君

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

在進行龍門銑床橫梁設計的過程中，需要利用有限的軟件來對重型龍門銑床的橫梁部分進行建模和分析，同時結合最終的結果來對衡量的具體結構進行全面優化，多目標決策方法的應用，能夠將多個設計目標優化成一到兩個設計問題，制定出最為簡單的解決方法。同時還包括分層序列法的應用，將所制定的設計目標按照重要性確立實施順序，保證在完成現有的目標后，能夠一次對下一個目標進行解答，同時還需要直接求出一種設計方法，然后結合制定好的設計標準，來得出滿意的設計方案，對于每一個設計目標都要制定一個期望值。

1 重型龍門移動銑床組織結構

重型數控龍門移動銑床的主機結構一般都包括機身、床上滑枕、主要工作立柱和基礎工作臺等部分，同時需要明確重型龍門移動銑床是集銑、鉆、車削等眾多功能為一體的機械設備形式，龍門銑床工作臺需要進行固定，龍門框架則處于移動式狀態，總體的分布格局是龍門框架在滑座上進行移動，保證雙向交流伺服電機的驅動，同時需要在龍門框架的主橫梁上配置出具有大功率、多功能性的滑枕式鏜銑頭。

其中通過在機床上設置靜壓導軌，主要采用的是滾和滑復合式導軌，保證各軸之間處于全封閉控制狀態，通過進給軸的應用來實現任意三軸之間的聯動，多目標決策的方式在這一過程中的應用，需要改變傳統設計理念，在理論上和應用上得到全面的發展，堅持方法和理論相結合的基本理念來實現多目標化的產業優化，主觀設定設置方法。

在進行數控龍門銑床的橫梁設計開展過程中，需要明確橫梁是關鍵性的部件，直接決定了機床的整體性能，因此需要對其行情廟的主要形狀以及導軌的形式進行嚴格的分析，了解內部板筋的基本構造，明確機床自身所具有的受力狀態，確定結構的整體剛性，保證結果運行結果的穩定性，提高銑床的抗震性。多目標決策方案的制定是為了保證，設計流程符合橫梁的荷載變化規律以及變形特點，對橫梁的主要受力進行嚴格的分析，保證橫梁的自重符合橫梁導軌充電標準，對橫梁的整個滑座、主軸、電機、外圍鈑金的重量進行嚴格的測量分析，從而確定橫梁的整個平行力。

一般情況下，三重力共同作用在橫梁上之后會讓和橫梁導致變形和彎曲，不利于主軸的定位精度，從而嚴重影響到機床的加工情況，因此在進行橫梁結構設計的過程中，需要運用多目標決策方式來進行合理的優化，通過線性規劃問題舉題，二維線性規劃的幾何圖解，線性規劃的標準形式，單純形法求解，人工變量與兩階段法等多種方式來進行詳細的結構分析，通過對設計流程的詳細分析全面提高橫梁的剛度，選擇出有力的截面形狀，合理的設置擱板和加強筋。

2 橫梁截面和導軌設計

當機床的支承件在承受壓力后發生彎曲后需要扭轉荷載，變形和與截面的面積大小產生直接的關聯，并且會受到橫截面形狀的影響，因此需要了解截面的慣性矩、方形截面的抗彎剛度將會大于圓形戒面，但是抗扭曲剛度則是圓形大于方形，這一結論可以通過多目標設計方法來得出。通過凸集、凸函數的計算來得到無約束問題的最優解，有等式約束問題的最優解，有不等式約束問題的最優解，無約束問題的近似解法。運用梯度法、牛頓法得出有約束問題的近似解法，罰函數法(外點法)，障礙函數法(內點法)，結合所作出的應結論來得到支撐架所能承受的彎矩大于扭距。

因此，在進行截面形狀的選擇過程中，要以方形和矩形為最佳選擇方案，同時要結合矩形截面的綜合剛性，來對橫梁的受力進行詳細分析，最后得出結論，龍門銑床的橫梁變形計有彎矩型就有扭轉型，橫截面的設計要以方形為主，一般情況下，機床都是采用直線導軌來保證上導軌的面積處于水平狀態，下導軌面皆處于垂直狀態，這一結構雖然具有一定的加工難度，但是能夠讓兩條道軌分別承擔主軸和滑輪系統的荷載力，很好地改善導軌的承力結構，提高導軌的受力結構，保證導軌的綜合剛度。

3 橫梁板筋設計

龍門銑床的橫梁內部板筋主要是根據荷載的主要特點來進行合理配置的，通過設置隔板和加強筋的形式，來全面提高橫梁的整體布局，提高橫梁的綜合剛度，在設計過程中，可以采用橫豎板筋交叉的框架結構設計形式，來全面提高結構的綜合性抗力，符合刀具切削力的使用特性，并且操作工藝校為簡便。在進行橫梁距離設計的過程中，為了減小橫梁所受到的彎曲變形壓力，加大橫截面的主要高度，可以在中間增加一條水平方向或者豎直方向的隔板，來保證橫梁兩側的外墻能夠一起承受下墜所產生的重力，減少橫梁彎曲變形問題的發生，加大橫梁的整體性寬度，在適當的位置增加筋板來抵抗扭轉力。借助多目標決策方式中整數規劃問題舉例，分支定界方法、，分支定界法求解步驟，決策的基本理論，決策分析基礎，隨機情況下決策問題的基本特點，不確定情況的決策規劃等等，來對橫梁受力可能產生問題的概率進行分析。了解主觀概率，主觀設定先驗分布，利用過去數據設定先驗分布，價值和價值函數的計算，結局集上的選好結構，確定型問題的價值函數，從而仔細的分析橫梁時所具有的自重能力。一旦橫梁太輕，那么整體剛性就會得不到保證，如果橫梁過重就會加大彎曲變形問題的發生，從而導致機床的整體成本得到增加。為了考慮好鑄造所具有的工藝性，我們需要在進行橫梁橫豎方向金版設計的過程中，開設矩形窗口，以此來減輕橫梁所承受的重量，并且可以采用大圓角過渡的形式，避免應力集中所造成的鑄件開裂問題。對整個結果分析所做出結論，橫梁具有足夠大的剛性，因此，需要在進行圖紙設計的過程中顯示出局部的應力集中情況，保證最大應力的數值，合理的約束橫梁所處的位置，減輕局部壓力對構建整體性的影響。

4 總結

綜上所述，在進行龍門銑床橫梁設計方案的制定過程中，需要利用函數進行表示，構建綜合效應的函數公式，對每一個方案的優劣進行評價，通過層次分析法來明確方案的計量關系，重型龍門銑床，是我國高新技術行業發展的主要工作內容，其生產設計受到了人們的廣泛關注。因此需要運用多目標決策方案來對橫梁設計進行優化，結合多年來的科學研究成果，多目標決策的制定，無論是在理論上還是方法上都需要結合當下的龍門銑床橫梁結構形式進行優化，將具體方法和生產事例相結合，主動尋求多種解法。