【摘要】：通常在機床零件的拓撲結(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)為研究對象,提出了一種在元結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)整體進行二次優(yōu)化的方法。首先根據(jù)床身結(jié)構(gòu)特點提取其元結(jié)構(gòu)進行優(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)對床身結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計。然后采用響應面優(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)中進行進一步優(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)計的床身能夠改善結(jié)構(gòu)單件及整機的動態(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,同時使得整機參考點在X方向的最大響應幅值降低55.2%,Y方向降低83.9%,Z方向降低82.8%。
【圖文】：

參數(shù)又會使得其靈敏度計算繁瑣，計算量相應增大。因此，在變量參數(shù)較少時單純對結(jié)構(gòu)進行尺寸優(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)為研究對象，提出在元結(jié)構(gòu)方法優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上對床身結(jié)構(gòu)整體進行二次優(yōu)化的方法。該方法優(yōu)化的尺寸參數(shù)變量少，，容易實現(xiàn)，并且較單純的元結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠進一步提高床身結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能，同時使得機床整機的動態(tài)性能更優(yōu)，有效地提高機床的穩(wěn)定性與抗振能力。1機床結(jié)構(gòu)與結(jié)合面建模1.1機床結(jié)構(gòu)本文所研究的機床為帶交換工作臺的臥式加工中心，其整機結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.2機床結(jié)合面的建模為了更準確的對整機動態(tài)性能進行分析，需建立包含機床結(jié)合面的整機等效動力學模型，通常采圖1某臥式加工中心整機結(jié)構(gòu)圖Fig．1Structureofhorizontalmachiningcenter1．主軸箱2．主軸3．工作臺4．交換機構(gòu)5．床身6．滑動導軌7．滾軸絲杠8．立柱9．滑鞍用彈簧-阻尼單元來模擬結(jié)合面的動態(tài)性能。機床中常見的結(jié)合面有滑動導軌結(jié)合面與螺栓固定結(jié)合面。圖2是采用彈簧-阻尼單元對這兩種類型的結(jié)合面進行模擬的示意圖。圖2結(jié)合面采用彈簧-阻尼單元模擬示意圖Fig．2Simulationofcontactsurfacewithspring-damperunit(a)滑動導軌連接(b)螺栓連接建立包含結(jié)合面的整機等效動力學模型后，其等效彈簧剛度與阻尼的識別需依賴于實驗。通過測出系統(tǒng)的頻響函數(shù)，分析得出其等效參數(shù)。由于本文研究的機床暫時沒有物理樣機，實驗研究困難，因此采用本課題組開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(圖3)來獲取結(jié)合面之間的等效動力學參數(shù)，這在文獻［14］中已得到了相關(guān)的應用，并且精度較高。獲取的機床主要結(jié)合面等效動力學參數(shù)如圖4所示。圖3機床結(jié)合面靜動態(tài)分析數(shù)據(jù)庫界面Fig．3Databaseofmachinetoolcontactsurfa

靨岣呋

本文編號：2552257