0 引言
如今动态特性的研究 ,已将动态特性的优化作为设计的主流趋势 。立柱是机床的基础部件之一 ,它的动态特性将直接影响机床的加工精度和稳定性 。因此有必要对立柱的结构进行优化 ,以获得更好的动态特性 。徐春华等运用有限元法分析机构的动态特性 ,大大缩短了研究周期[1] 。刘成颖等利用拓扑优化获得了立柱的外形 ,并在此基础本文以机床的立柱为研究目标 ,利用有限元法对立柱进行静动态分析 ,针对立柱的静动态特性 ,以轻量化为目标 ,进行灵敏度分析和遗传算法寻优 ,对立柱进行多目标优化 。分析结果表明 ,优化后的部件提高了立柱的一阶固有频率并减轻了质量 ,有效改善了机床的动态特性 。
1 模型建立
1. 1 有限元模型的建立
上进行了筋板的选型、优化 。拓扑优化理论上可以提高结构的性能 ,但是其结果很难直接应用于工程实际中 ,使得拓扑优化设计实际应用比较狭窄[4] 。郑文标等人以轻量化设计为目标 ,在保证立柱刚度的情况下对立柱进行拓扑优化设计[5] 。以上的研究人员均对立柱的结构优化设计提供了良好的参考 ,但以上的研究均对立柱进行单目标的优化 ,立柱的综合性能的优化 ,还值得研究 。
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5 结论
应用三维建模软件 UG 对加工中心立柱进行参数化建模 ,并导入到 ANSYS WORKBENCH 中进行有限元分析 ,并将立柱的螺栓预紧力计入到边界条件中 。经过灵敏度分析后 ,得到对立柱一阶固有频率、立柱总质量影响较大的参数 。并以此参数为基础 ,基于神经网络算法采用均匀设计法对样本点进行选择 ,再进行遗传算法的优化 。在保证立柱总体性能的基础上 ,得到立柱的新模型 ,实现了立柱结构的优化 ,为机床部件优化提供了参考 。
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