基于Kriging模型的机床大件螺栓装配应力研究与优化

摘要

机床大件螺栓装配是机床制造的重要环节，装配质量直接影响机床的性能，当前对于螺栓装配常常依赖于各厂家积累的经验，对装配质量评估尚无明确系统的研究。本文从螺栓装配过程中产生的装配应力入手，通过实验测试和建模分析的手段，研究了装配应力状态与机床动态应变和振动的影响规律，提出了一种基于装配应力测试-数据分析-建模优化的装配质量评估方法和装配方法，对于提升装配质量实现优良装配具有一定借鉴意义。
　　本文首先介绍了国内机床制造现状，概述了国产机床存在的不足，在总结前人研究的基础上，提出基于装配应力测试分析的机床装配质量的分析方法。
　　以某实验平台的线轨滑块-工作台螺栓装配为研究对象，用实验测试的方法研究了其滑块的装配应力状态，实验结果证明将所有螺栓按照相同的推荐力矩进行装配时，各线轨滑块上的装配应力表现出较大的差异。
　　设计实验研究了单螺栓连接装配应力状态，研究了结合面粗糙度对单螺栓连接装配应力的影响规律，研究结果表明随着粗糙度的增大，螺栓装配沿着螺栓方向的压缩应力逐渐增大。这也证明了线轨滑块-工作台螺栓装配中各线轨滑块间装配应力表现出不均匀性具有一定的必然性和普遍性。
　　在以上研究的基础上，本文针对线轨滑块-工作台螺栓装配，设计了39组不同的装配应力状态，测试在各装配应力状态下的动态应变和振动信号峰峰值，通过实验数据建立了Kriging模型，结合模型分析了装配应力状态对动态应变和振动的影响规律。
　　在保证模型精度有效的基础上，以提升动态应变性能为目标，对装配参数进行了优化，将优化结果与传统装配工艺进行对比，证明动态应变的相关指标得到了大幅的提升，以此提出基于动态应变分析的装配质量评估方法和装配方法，对于实现优良装配具有一定借鉴意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 论文概述

1.2 国内外相关领域研究现状

1.3 本文研究思路和主要内容

2 螺栓装配应力状态研究

2.1 线轨滑块-工作台螺栓装配应力状态实验研究

2.2 单螺栓装配应力状态研究

2.3 本章小结

3 螺栓装配应力状态对动态应变和振动的影响研究

3.1 实验系统和测点布置

3.2 实验设计和分析方法

3.3 工况1装配应力状态对动态应变和振动的影响分析

3.4 综合所有工况各特征量的变化规律分析

3.5 本章小结

4 基于动态应变分析的装配参数优化

4.1 线轨滑块-工作台螺栓装配优化的意义

4.2 优化目标

4.3 优化算法

4.4 优化结果

4.5 优化效果分析

4.6 装配质量评价和装配工艺总结

4.7 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文