高速精密数控车床主轴箱多目标优化设计

段明德，姬晓晓，胡伟奇，刘康华，张峰涛

（1.河南科技大学机电工程学院，河南 洛阳 471003；2.河南奔马股份有限公司，河南 许昌 461500；3.安阳鑫盛机床股份有限公司，河南 安阳 455000）

高速精密数控车床主轴箱多目标优化设计

段明德1，姬晓晓1，胡伟奇2，刘康华1，张峰涛3

（1.河南科技大学机电工程学院，河南 洛阳 471003；2.河南奔马股份有限公司，河南 许昌 461500；3.安阳鑫盛机床股份有限公司，河南 安阳 455000）

为了提高数控机床主轴系统的静、动、热态综合性能，对主轴箱进行多目标优化设计。通过ADGM 15高速精密数控车床主轴系统热－力耦合分析，计算出主轴跳动量。选择主轴箱筋板厚度、筋板间距、筋板位置、主轴箱内孔直径及壁厚为设计变量，主轴端部跳动和主轴箱质量为优化目标。用有限元法与模糊综合评判法相结合获得了优化设计的最优解，使主轴端部的径向跳动、端面跳动、主轴箱的质量分别降低了2.06%、2.29%、7.04%，提高了主轴箱的综合性能。

主轴系统；热－力耦合分析；模糊综合评价；多目标优化

0 引言

高速精密数控机床在加工零件时，电主轴产生的大量热量向外扩散至主轴箱，使主轴箱产生热变形；切削力发生周期性变化或电主轴频繁的启动、停止会使主轴箱发生振动甚至变形，导致主轴跳动，影响机床加工精度。因此，主轴箱必须具备良好的静、动、热态综合性能［1－2］。国内外学者先后尝试用多种方法对主轴箱进行优化，如文献［3］将田口法对主轴箱进行了减小热变形的优化设计；文献［4］基于有限元法对主轴箱进行优化，降低了主轴径向跳动。……