[发明专利]采用模糊层次分析的机床横梁设计方案的评估方法

说明书

本发明公开了一种采用模糊层次分析的机床横梁设计方案的评估方法，包括下列步骤：通过调研咨询确定横梁设计需求，将其映射到横梁工程特性指标，并转化为横梁设计要素；筛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；建立横梁设计方案评价体系，运用模糊层次分析建立模糊判断矩阵进行相对权重的计算，并求解出横梁工程特性指标对各个方案的差异化影响度，从而获得横梁设计方案最终评分，确定最优方案。本发明注重客户需求，综合考虑影响横梁设计方案评价的因素指标权重，有效解决了多层次和模糊性的横梁设计方案综合评判问题，具有灵活、简洁、易于程序化等特点。

技术领域

本发明属于机床设计领域，涉及一种机床关键零部件设计方案的评估方法，具体涉及一种采用模糊层次分析的机床横梁设计方案的评估方法。

背景技术

机床横梁作为数控机床的重要部件，其上承载着滑座、滑枕、主轴等关键零部件的重量，因自身重力和外部载荷所引起的横梁变形及振动将直接影响机床的整机性能，进而影响到工件的几何精度及表面加工质量。传统的横梁设计多凭借经验设计先加工出实物，然后装配到机床上进行测试，综合各种测试结果判断结构方案性能的优越性，确定修改方案，修改后再进行加工测试，如此往复，耗费大量的人力、物力和时间。

近年来，随着有限元分析技术的不断发展完善，技术研发人员通过计算机虚拟建模及仿真分析技术对横梁结构进行优化设计，如专利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CN102819653A介绍了一种PCB加工机床横梁优化设计方法；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。基于上述方法的横梁结构优化设计改变了传统横梁方案设计的模式，使得横梁设计方案日趋于多样化，同时在一定程度上改善了机床横梁的综合性能。但对于采用上述结构优化设计方法设计出的众多横梁设计方案，目前仍缺乏合理有效地评估手段。在考虑横梁方案性能优劣时单单采用横梁的静动态性能作为评估指标，片面追求静动态性能的提高，未考虑成本和加工效率等客户需求指标对机床横梁结构设计方案选择的影响，不一定能够满足市场需求。因此，如何对各种各样的横梁设计方案进行科学评价，快速有效地选择出最优的横梁设计方案成为数控机床研发过程中亟待解决的问题。

为了解决现有横梁设计方案评价选择过程中存在的问题，应对日益加剧的市场竞争和多样化的客户需求，提出了一种采用模糊层次分析的机床横梁设计方案的评估方法。

发明内容

本发明提供了一种采用模糊层次分析的机床横梁设计方案的评估方法，该方法面向客户需求，综合考虑横梁设计需求相对权重、工程特性指标对设计方案的差异化影响度以及各方案对每一设计需求的符合度评分，有效解决了多层次和模糊性的横梁设计方案综合评判问题，具有灵活、简洁、易于程序化等特点。

本发明的技术方案是：

一种采用模糊层次分析的机床横梁设计方案的评估方法，主要包括以下步骤：

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；

步骤(2)筛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；

步骤(3)根据上述调研咨询及分析结果，建立横梁设计方案评价体系，运用模糊层次分析建立模糊判断矩阵进行权重的计算，获得横梁设计需求相对权重、横梁工程特性指标相对权重以及各方案对每一设计需求的符合度评分，并确定各模糊判断矩阵是否具有相容性，若符合要求则进行下一步，否则重新构造模糊判断矩阵进行权重计算；

步骤(4)对横梁工程特性指标值进行归一化处理，并结合步骤(3)中求得的横梁设计需求权重求解横梁工程特性指标对各个方案的差异化影响度；

步骤(5)求解横梁设计方案最终评分，依据计算结果确定最优方案。