为了加工直径320 mm,高度250 mm的工件,在保证各类相关尺寸的情况下设计了一种床身和龙门框架为矿物质材料的五轴直驱复合加工中心。为了减轻机床的质量并降低其重心,对矿物质材料龙门框架进行以提高模态性能和柔度最小化为目标的拓扑优化设计,再用多目标遗传算法对拓扑优化后的龙门框架进行尺寸优化,并前后多次对其动、静态性能进行仿真分析和比较。对比市场现有铸铁龙门框架与最终优化后的矿物质材料龙门框架,结果显示矿物质材料龙门框架质量上降低了15.03%,最大变形降低了8.7%,最大应力降低56.68%,一阶固有频率增大了23.45%。优化后的矿物质材料龙门框架在静、动态特性以及轻量化方面都要明显优于铸铁龙门框架支承件。

比例电磁铁的静、动态特性与电液比例阀的工作点匹配有着紧密联系,其动态响应性能在高精度、高频响的液压控制系统中更是至关重要。为获取完整的电磁铁性能指标,根据相关标准研制了比例电磁铁特性测试系统。采用滚珠丝杠和步进电机构成高精度进给平台,通过多功能数据采集卡完成数据采集和驱动控制,并基于LabVIEW开发环境下的生产者/消费者模式搭建测试系统的上位机软件,最终实现电磁铁静、动态特性的自动测试与分析。实验结果表明,该测试系统功能全面,测试结果准确,能为比例电磁铁的研究设计提供实验支撑。

比例控制放大器和比例电磁铁是电液比例阀的关键控制元件，掌握其性能对电液比例阀质量控制有一定的指导作用。基于上述目的设计该系统，可以完成比例控制放大器和比例电磁铁有关性能的测试和对数据处理后求出相应的性能指标；利用比例控制器可调部分调整相应的参数，使比例控制放大器和比例电磁铁达到最佳匹配。经过大量的试验证明，该系统测试方法合理，所制订的试验规范以及测试指标有助于指导电液比例阀的设计和生产。