【摘要】：通常在機(jī)床零件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式確定以后,單純的尺寸優(yōu)化往往難以取得較好的效果。以某臥式加工中心的床身結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,提出了一種在元結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行二次優(yōu)化的方法。首先根據(jù)床身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提取其元結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析,按優(yōu)化得到的圓形與橢圓形出砂孔尺寸參數(shù)對(duì)床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。然后采用響應(yīng)面優(yōu)化方法,將元結(jié)構(gòu)分析的尺寸參數(shù)在床身整體結(jié)構(gòu)中進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化研究。分析表明,在結(jié)構(gòu)質(zhì)量變化極小的前提下,單純的元結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的床身能夠改善結(jié)構(gòu)單件及整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能,但改善幅度較小;而床身整體結(jié)構(gòu)二次優(yōu)化后其基頻提高的幅度約是前者提高幅度的3倍,同時(shí)使得整機(jī)參考點(diǎn)在X方向的最大響應(yīng)幅值降低55.2%,Y方向降低83.9%,Z方向降低82.8%。
【圖文】：

參數(shù)又會(huì)使得其靈敏度計(jì)算繁瑣，計(jì)算量相應(yīng)增大。因此，在變量參數(shù)較少時(shí)單純對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化難以取得較好的優(yōu)化效果。本文以某臥式加工中心的床身結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，提出在元結(jié)構(gòu)方法優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上對(duì)床身結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行二次優(yōu)化的方法。該方法優(yōu)化的尺寸參數(shù)變量少，，容易實(shí)現(xiàn)，并且較單純的元結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠進(jìn)一步提高床身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)使得機(jī)床整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能更優(yōu)，有效地提高機(jī)床的穩(wěn)定性與抗振能力。1機(jī)床結(jié)構(gòu)與結(jié)合面建模1.1機(jī)床結(jié)構(gòu)本文所研究的機(jī)床為帶交換工作臺(tái)的臥式加工中心，其整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.2機(jī)床結(jié)合面的建模為了更準(zhǔn)確的對(duì)整機(jī)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析，需建立包含機(jī)床結(jié)合面的整機(jī)等效動(dòng)力學(xué)模型，通常采圖1某臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig．1Structureofhorizontalmachiningcenter1．主軸箱2．主軸3．工作臺(tái)4．交換機(jī)構(gòu)5．床身6．滑動(dòng)導(dǎo)軌7．滾軸絲杠8．立柱9．滑鞍用彈簧-阻尼單元來模擬結(jié)合面的動(dòng)態(tài)性能。機(jī)床中常見的結(jié)合面有滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)合面與螺栓固定結(jié)合面。圖2是采用彈簧-阻尼單元對(duì)這兩種類型的結(jié)合面進(jìn)行模擬的示意圖。圖2結(jié)合面采用彈簧-阻尼單元模擬示意圖Fig．2Simulationofcontactsurfacewithspring-damperunit(a)滑動(dòng)導(dǎo)軌連接(b)螺栓連接建立包含結(jié)合面的整機(jī)等效動(dòng)力學(xué)模型后，其等效彈簧剛度與阻尼的識(shí)別需依賴于實(shí)驗(yàn)。通過測(cè)出系統(tǒng)的頻響函數(shù)，分析得出其等效參數(shù)。由于本文研究的機(jī)床暫時(shí)沒有物理樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)研究困難，因此采用本課題組開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)(圖3)來獲取結(jié)合面之間的等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)，這在文獻(xiàn)［14］中已得到了相關(guān)的應(yīng)用，并且精度較高。獲取的機(jī)床主要結(jié)合面等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)如圖4所示。圖3機(jī)床結(jié)合面靜動(dòng)態(tài)分析數(shù)據(jù)庫(kù)界面Fig．3Databaseofmachinetoolcontactsurfa

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本文編號(hào)：2552257