变载荷铣削力影响下的加工中心床身结构优化设计

作者：梁丽强; 萨日娜^*; 高峰

来源：机电工程, 2020, 37(09): 1013-1019.

DOI：10.3969/j.issn.1001-4551.2020.09.004

• 变载荷铣削力
• 折中规划法
• 多目标拓扑优化
• 单元法尺寸优化

针对加工中心工作过程中变载荷铣削力对床身结构性能的影响问题,对加工中心床身的材料密度分布以及构成床身的基本结构单元尺寸进行了研究。提出了以床身低阶固有频率和最小柔度为目标,体积分数为约束条件的多目标拓扑优化设计方法;采用折中规划法结合平均频率法,构建了变载荷铣削力影响下的多目标拓扑优化数学模型;依据变密度法拓扑优化指导的材料去除方案,获得了加工中心床身的最佳结构布局;同时结合经过优化的拉丁超立方采样,构造了单元标准二阶响应面,使用多目标遗传算法对床身进行了多目标尺寸优化。研究结果表明:优化后床身固有频率增加16.9%,床身质量减少17.4%,最大变形量降低14.4%,最大应力降低18.8%;该优化方案使加工中心床身的结构布局更加合理,实现了轻量化设计。

• 单位
  康力电梯股份有限公司; 浙江大学; 内蒙古工业大学