基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法技术

本发明专利技术公开了一种基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法，包括下列步骤：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的相对权重，优选设计要素参数组合来制定横梁候选方案，并进行三维建模获得横梁工程特性仿真值，确定横梁设计方案符合度的评级，完成质量屋的构建；运用质量功能展开(QFD)考察横梁的设计需求与工程特性指标之间的联系，并利用模糊线性回归理论建立二者之间的函数关系，确定横梁设计方案最佳目标值；再采用0‑1目标规划模型在横梁候选方案中作出最佳选择。本发明专利技术面向客户需求，将横梁的设计需求与横梁方案的优选设计有机融合，缩短了产品研发周期，降低了设计成本，具有很强的工程实用性。

【技术实现步骤摘要】
基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法
本专利技术属于机床设计领域，涉及一种机床关键零部件设计方案的优选方法，具体涉及一种基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法。
技术介绍
数控机床横梁作为机床的主要部件，其性能的优劣直接影响着整机的工作性能和工件的几何精度及表面加工质量。传统横梁的方案设计多采用经验设计或类比设计，缺少相应的理论依据，存在一定的保守性和盲目性，难以满足市场对数控机床的特定需求。近年来，随着结构优化软件特别是有限元软件的广泛使用和现代机械设计理论与方法的发展，数控机床横梁结构方案的设计发生了较大转变。技术研发人员在计算机虚拟建模及仿真分析的基础上，采用多目标遗传算法、灵敏度分析法和拓扑优化法等方法对横梁结构进行优化设计。例如：专利CN201610100874.3介绍了一种基于BP神经网络和遗传算法的机床横梁优化设计方法；专利CN103310064A介绍了一种采用极端尺寸调整的数控机床横梁结构优化设计方法；专利CN101950319A介绍了一种高速立式加工中心大跨度横梁拓扑优化设计方法。越来越多的横梁结构优化设计方法使得数控机床横梁设计方案日趋于多样化，横梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在调研咨询客户需求和内部数据库分析的基础上，确定横梁方案的设计需求，将其映射到横梁工程特性指标，并进一步转化为横梁方案的设计要素；(2)采用层次分析法确定横梁设计需求相对权重，优选设计要素参数组合，形成横梁候选设计方案，并建立横梁三维实体模型进行有限元分析，获得横梁工程特性指标值；(3)结合设计需求与工程特性指标值，运用李克特五级量表评价不同方案的工程特性指标对同一设计需求的符合程度，获得每一方案对特定设计需求符合度的等级；(4)将上述调研咨询及分析结果、横梁工程特性指标值和横梁设计需求符合度等级作为输入量置...

【技术特征摘要】
1.一种基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在调研咨询客户需求和内部数据库分析的基础上，确定横梁方案的设计需求，将其映射到横梁工程特性指标，并进一步转化为横梁方案的设计要素；(2)采用层次分析法确定横梁设计需求相对权重，优选设计要素参数组合，形成横梁候选设计方案，并建立横梁三维实体模型进行有限元分析，获得横梁工程特性指标值；(3)结合设计需求与工程特性指标值，运用李克特五级量表评价不同方案的工程特性指标对同一设计需求的符合程度，获得每一方案对特定设计需求符合度的等级；(4)将上述调研咨询及分析结果、横梁工程特性指标值和横梁设计需求符合度等级作为输入量置入横梁设计方案质量屋中，采用质量功能展开(QFD)考察横梁的工程特性指标与设计需求之间及工程特性指标自身之间的联系，并运用模糊线性回归分析制定线性规划模型，进行参数估计，获得横梁设计方案最佳目标值；(5)根据质量屋中相关信息及横梁设计方案最佳目标值，运用0-1目标规划法构造ZOGP优选模型，从横梁候选设计方案中选择最接近最佳目标值的优方案。2.根据权利要求1所述的一种基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法，其特征在于：所述的采用层次分析法确定横梁设计需求的相对权重，其计算步骤为：(A)确定权重值统计横梁方案的各个设计需求指标占比，确定各指标的相互优先级关系，并以1～9标度法作为判断尺度准则，对各指标进行两两比较，建立判断矩阵A＝(aij)n×n，并对矩阵A中数据作如下处理：得层次分析法权重为：W＝[ω1ω2…ωn]T其中(B)判断矩阵一致性检验矩阵A最大特征根为：平均一致性指标为：CI＝(λmax-n)(n-1)(4)判断矩阵比例为：其中RI为随机一致性指标，RI＝1.36；若CR<0.1，则认为通过一致性检验，所求得的横梁设计需求指标权重是合理可行的。3.根据权利要求1所述的一种基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法，其特征在于：所述运用李克特五级量表确定横梁符合度等级，将横梁设计需求划分为1-5级，第1级别表示最不符合，第5级别表示最符合，并邀请长期从事数控机床研发、应用的专家结合横梁设计需求和工程特性指标值进行等级评定。4.根据权利要求1所述的一种基于质量功能展开的机床横梁设计方案的优选方法，其特征在于：所述运用模糊线性回归分析获得横梁设计方案最佳目标值，其计算步骤为：(a)模糊线性回归建模按照模糊线性回归法，假设质量屋中有m个设计需求、n个工程特性指标和l个设计方案，分别用Ri(i＝1,2,…,m)、Ej(j＝1,2,…,n)和Pr(r＝1,2,…,l)来表示，建立横梁设计方案最佳目标值线性规划模型LP1：其中ωi...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱自学，高志来，袁江，王璐璐，陶涛，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32