基于响应面法的数控机床床鞍尺寸优化.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术No．92014年9月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueSept．2014文章编号：1001—2265(2014)09—0006—04DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．09．002基于响应面法的数控机床床鞍尺寸优化木罗孟然，丛明，王德胜。，郝思文，邢晓辉(1．大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116023；2．大连机床集团有限责任公司，辽宁大连116620)摘要：以数控车床上床鞍为研究对象，构建床鞍的有限元模型后对其进行模态分析。以

2、床鞍的结构设计变量为基础进行拉丁超立方实验设计，得到一组试验点。将这组试验点作为训练数据用神经网络方法拟合出床鞍质量和一阶固有频率相对于设计变量的响应面模型，在此基础上完成数学模型的构建。最后通过遗传算法求解该模型，得到床鞍尺寸优化后的结果。文章的优化结果为改进床鞍的结构提供了理论依据，文中的分析思路和方法为其他机床床鞍的设计和生产提供了参考。关键词：上床鞍；拉丁超立方法实验设计；响应面模型；遗传算法；尺寸优化中图分类号：TH166：TG659文献标识码：ASizeOptimizationDesignforBedSaddlerBasedonResponse

3、SurfaceMethodLUOMeng-ran，CONGMing，WANGDe-sheng，HAOSi-wen，XINGXiao—hui(1．SchoolofMechanicalofEngineering，DalianUniversityofTechnology，DalianLiaoningl16023，China；2．DalianMachineToolGroupCorp．，DalianLiaoningl16620，China)Abstract：111etopbedsaddleroftheNClatheistakenastheobjectofstudy．

4、Modalanalysisiscarriedoutafterthefiniteelementmodelisbuilt，T0getasetofexperimentpoints，LatinHypercubeexperimentalde—signiscardedoutbasedonthedesignvariablesofthesaddle．ARSMofthefirstordernaturalfrequencyandmasstodesignvariablesisfittedbyneuralnetworkbasedonthesepoints，thenamathmod

5、elisbuilt．FinallythemodelisresolvedbyGeneticAlgorithm，andtheresultisgotbysizeoptimization．Theoptimiza-tionresultofthispapermakesaguidefortheredesignofthebedsaddlerofNClathe．Theanalysisprocessandmethodsprovideareferenceforthedesigningandmanufacturingofsimilarbedsaddlerofmachinetool

6、s．Keywords：topbedsaddler；latinhypercubeexperimentaldesign；responsesurfacemodel；geneticalgo—rithm；sizeoptimization求，由此可见，在保证其具有较好的静态刚度和动态刚O引言度前提下，基于尺寸优化的结构轻量化设计研究具有高档数控机床具有切削速度快、加工精度高的特重要意义。点，相应的对床身、床鞍、主轴箱等关键部件的静态与随着有限元及结构优化理论的发展，数值分析计动态特性也就提出了较高的要求。本文所分析床鞍为算已经广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等领域，

7、数控车床DL20MST的上床鞍，其下部通过滑块与床身并逐渐应用于机床零部件结构轻量化设计。其中，导轨连接并由滚珠丝杠副驱动，上部通过上滑板承载基于响应面模型的优化方法已经成为国内外学者研究上刀架。作为数控车床重要的基础移动部件之一，床的热点之一。鞍的自身质量和动静态性能对机床的加工精度、整机本文将基于响应面模型的优化方法应用于床静刚度和动态性能均有较大影响。鞍尺寸优化模型中，优化结果的静态和动态性能分目前床鞍的结构设计往往采用经验设计和类比设析表明，在满足床鞍功能需求前提条件下，显著减计的方法，缺乏合理的设计依据和有效的设计方法，特轻了零件质量，能给设计生

8、产人员进一步改进提供别是机床正向高速化和精密化的方向发展，传统的结