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科技的進步推動著制造業(yè)的高速發(fā)展，加工中心正朝著高效率、高可靠性、高柔性化和模塊化的方向轉(zhuǎn)變^[1]。傳統(tǒng)意義下的經(jīng)驗類比等設(shè)計方法已經(jīng)無法滿足目前加工中心的發(fā)展，通過模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析等方法識別出加工中心結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，進而對加工中心進行響應(yīng)面分析及目標(biāo)驅(qū)動優(yōu)化，能使加工中心的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理²。

作為加工中心的核心結(jié)構(gòu)，立柱同時連接著床身和主
軸箱，其強度和剛度是零件加工精度的保證，直接關(guān)系到整機的工作性能。因此，對立柱力學(xué)特性的研宄具有重要現(xiàn)實意義^[3]。

立柱通常采用薄壁多筋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部形態(tài)復(fù)雜，加工受力后的應(yīng)力和應(yīng)變狀況也較復(fù)雜。通過傳統(tǒng)的設(shè)計方法來設(shè)計的立柱，結(jié)構(gòu)中往往存在諸多不合理的地方，而優(yōu)化設(shè)計方法的出現(xiàn)，可以設(shè)訃出滿足性能要求的結(jié)構(gòu)方案。目前，對于加工中心的優(yōu)化多集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，包括筋板樣式的設(shè)計和布局，關(guān)鍵零部件截面形狀的改變等等。雖然可以一定程度上提升加工中心的性能，但是缺少對結(jié)構(gòu)尺寸的整體把握和評判，優(yōu)化工作量大，針對性不足。

本文以XK714數(shù)控加工中心立柱結(jié)構(gòu)為研究對象，以Ansys Workbench分析軟件對AL柱進?(了了力學(xué)分析，找到了其薄弱環(huán)節(jié)，然后采用響應(yīng)曲面優(yōu)化法，通過靈敏度分析評判尺寸因素的影響權(quán)重，進而選擇關(guān)鍵尺寸優(yōu)化改進，減少參數(shù)優(yōu)化量，提升了優(yōu)化效率。在減重的情況下使立柱獲得較好的力學(xué)性能，為加工中心的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供借鑒。

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結(jié)束語：

應(yīng)用ANSYS有限元軟件對數(shù)控加工中心立柱結(jié)構(gòu)進行有限元建模，通過靜力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)加工中心Z向和Z向形變較大，安全系數(shù)太高，設(shè)計過于保守，經(jīng)諧響應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)加工中心的一二階|Vi_llT頻率偏低站hlui.al sen-silivilv分析，荻得影響加工中心性能的關(guān)鍵尺十，并將其定義為設(shè)計變量，將質(zhì)量，前兩階固有頻率和大形變作為優(yōu)化目標(biāo)，對立柱進行尺寸優(yōu)化,對優(yōu)化產(chǎn)生的3組候選設(shè)計點綜合分析，選取Candidate point 2作為結(jié)果。此次優(yōu)化，立柱前兩階固有頻率分別提升15.487%和13. 643%，大形變降低2. 32%，質(zhì)量減少10.31%。結(jié)果表明，優(yōu)化效果良好，該方法能夠為加工中心設(shè)計提供參考。