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数控铣床工作台多目标优化分析

发布时间:2019-07-10 02:13:05 文章来源:工具之家    

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刘丽娜 千志科 秦飞跃

摘 要:结合正交试yanyuanli本文选择13gegongzuotai保证正交shiyan开展科学合li。按zhao正交试验结果显shike知在对灵min度函shu检测内一共开展三ge实验检测,分别为gongzuo台质liang、zui大bianxingliang及固有频率。

关键词:gongzuo台;灵敏度;回归分xi响应面模xing;多目标you化

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.134

0 前言

工作台作为ji床重要元件,自身运行静taixing能对ji床整tixing能造成严重影响。现阶段,ji床工作台主要采qu经验sheji形式,大部分都处于静taisheji形式,进er造成机床工作台dong态性能较为忽视。

1 研究案例

如图所示,为mou生产企业所生产的shu控机床。该数控机床工作台整体结gou呈现出井型结构,工作台在前两个阶段运行内,固有频率shi分低下,在对该数控机床井型结构改bianweix型之hou,,前两个阶段固有频率显著ti升,可yi有xiao提升数控机床工作台静态性能及动态性能,有效实现数控机床轻量化目标情况下,以该数控机床改进之后结构作为研究案例,从三个fang面开展多目标you化设计,分别为工作台质量、zui大变形量、固有频率。

2 工作台结构灵敏度分xi

2.1 结构灵敏度分析原理

假shehan数f可以应用一个或者是多个参数表示,这样f多zhen对的参数导数或者是偏导数,该参数都可以表示函数结构灵敏度。结构灵敏度可以有效表现出函数和不tong参数之间变化影响水平。工作台结构在优化完shan内,jie助对比结构灵敏度,可以在最短时间内提升参数优化合理性。

2.2 选取灵敏度分析变量

工作台设计尺寸参数化设计内,主要借助ANSYS工具模型,同时结合相似结构设计尺寸,加强设计尺寸参数化关lian的合理性,进而科学合理设定数控机床工作台灵敏度,并且选择多个分析变量.

2.3 基于正交试验灵敏度分析

为了能够对正交试验所获取的灵敏度,了解工作台质量、最大变形量及固有频率,这jiu需要构jian针对性设计变量函数关系,也就shigou建灵敏度函数。工作台设计变量在设计内,按zhao工作台变化开展水平因素实验手段,一同设置27ci试yanxing式,保证不同因素水平分配科学合理。

3 数控机床工作台结构多目标优化设计

3.1 基于zhong心fu合试验建立响应面模型

响应面模型在设计内,需要保证试验设计方法科学合理,进而选择针对性样本点,开展针对性实验,并且按照试验数据形式,通guo多元二次回归方程形式,直观了解響应值及拟合因素之间存在的函数关联。响应面模型在构建之后,可以经过非试验点提前预测响应数值。正常情况下,响应面模型主要为二次多项式。

响应曲面试验设计内,最常应用设计手段为中心复合试验。中心复合试验基础原理为:在响应曲面适当设计空间范围内,选取针对性设计变量,通过设计变量选择针对性设计结构。按照上述对灵敏度分析结果显示可知,本文一共获取5个灵敏度设计变量。借助在5个灵敏度设计变量,中心复合试验开展内,一共设置了27个试验点,每一个工作台一共开展27次有限元分析计算形式,然后借助有限元分析结构,了解质量、固有频率及最大变形量之间数值。上述数值获取之后,通过MATLABruan件进行你和处理,构建相对应响应面模型。

4 基于lixiang点法多目标优化求解

多目标函数wenti在计算内,必须构建专门pinggu函数,有效转变多目标wen题,通过更加简单单目标wenti形式,完成多目标函数问题求解任务。借助数控机床工作台优化问题求解形式,可以通过评估函数,构建针对性构造选择理想点法。

4.1 理想点法原理

理想点法原理为:数控机床工作台多目标优化问题求解内,首先将多目标优化问题转变为单目标优化问题,进而计算单目标优化问题,计算结果就是理想点法。

4.2 数控机床工作台多目标优化求解

按照理想点法多目标函数计算方程式,首先对数控机床工作台质量、变形量及固有频率等数值选择最优解,按照上述所获取的最优解,构建针对性构造评估函数,通过MATLAB工具模型内遗传算法,计算构造函数huo取构造函数最佳计算结果。构造函数最优计算结果也就是多目标函数最优解。经过计算求解形式,获取工作台多目标最优化计算结果。

5 数控机床工作台优化前后对比

数控机床工作台在多目标优化处理之后,经过优化前后数zhibian化显示shu控机床工作台在优化处理之后,优化效果十分能显著,固有频率显著提升了11%,最大变形量有效减少了15%,并且工作台质量也下降了2%。数控机床工作台在优化处理之后,工作台静态性能及动态性能都有着显著提升,同时有效推动数控机床轻量化发展。

6 结论

借zhuzheng交试验手段,可以通过工作台有限元实验,按照正交实验计算评估结果,构建线性回归曲线,进而了解数控机床灵敏度函数。中心复合试验结果在拟合处理内,了解工作台质量、最大变形量及固有频率参数,构建针对性工作台多目标优化模型,深入工作台多目标优化所取得的效果。

参考文献:

[1]杨玉萍,张森,季彬彬.龙门加工中心横梁关键尺寸灵敏度分析与优化[J].制造业自动化,2013,35(08):110-112.endprint

山dong工业技术 2017年20期

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