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基于響應面法的龍門銑床回轉(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計
閱讀：140 發(fā)布時間：2020-8-10引 言
回轉(zhuǎn)工作臺是龍門加工中心的關(guān)鍵功能部件之一，其主要作用是裝夾和支撐待加工零件，并帶動待加工零件旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成車削加工或銑銷加工，因此工作臺的靜動態(tài)特性將直接影響整機的加工精度和效率［1-2］。
在機床重要零部件結(jié)構(gòu)設計與優(yōu)化過程中，國內(nèi)外學者普遍采用尺寸優(yōu)化的方法，如魏鋒濤等結(jié)合拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化方法對某回轉(zhuǎn)工作臺以減輕質(zhì)量和提高剛度為目標的結(jié)構(gòu)優(yōu)化［3］。仇政等以某龍門加工中心的工作臺為研究對象，將工作臺質(zhì)量設置為約束條件，取工作臺7個結(jié)構(gòu)尺寸作為優(yōu)化變量，以提高工作臺的固有頻率為優(yōu)化目標進行了工作臺的尺寸優(yōu)化［4］。劉梅針等對某數(shù)控銑齒機床的床身，通過采用不同的筋板厚度及布置方式，以減輕床身重量為優(yōu)化目標，進行了優(yōu)化設計，終使床身減輕1. 68 t［5］。王 1132機械強度2018年美妍等針對DVG850高速立式加工中心的工作臺，利用Ansys軟件對不同結(jié)構(gòu)的工作臺進行靜態(tài)性能分析，通過改變筋的結(jié)構(gòu)形式，提高工作臺剛度，實現(xiàn)了工作臺的結(jié)構(gòu)優(yōu)化［6］。
當前，針對數(shù)控機床的固定工作臺和床身研究較多，對回轉(zhuǎn)工作臺為研究對象的較少;在 研 究 方 法上，多采用有限元軟件分析對數(shù)控機床工作臺及床身進行模態(tài) 分 析，很少采用參數(shù)化建模及多目標優(yōu)化方法，從優(yōu)化數(shù)控機床結(jié)構(gòu)尺寸角度，對 其 進 行 優(yōu)化。
本文以回轉(zhuǎn)工作臺為研究對象，根據(jù)其實際工況進行靜動態(tài)特性分析，以回轉(zhuǎn)工作臺的質(zhì)量為約束條件，大變形和第一固有頻率為目標，在靈敏度與響應面分析的基礎上，采用多目標遺傳算法對其結(jié)構(gòu)尺寸進行優(yōu)化，以提高回轉(zhuǎn)工作臺靜動態(tài)特性。
1 回轉(zhuǎn)工作臺靜動態(tài)特性分析
1. 1回轉(zhuǎn)工作臺幾何結(jié)構(gòu)
回轉(zhuǎn)工作臺可擴大龍門加工中心的加工范圍，一次裝夾后可對零件的多個面進行加工，拓 展 龍 門加工中心固定工作臺只能進行鏜、銑、鉆 孔 等 功 能，使機床具有車銑等復合加工能力，縮短輔助時間并提高 加 工 效 率。表1給出回轉(zhuǎn)工作臺主要技術(shù)參數(shù)。