数控铣床工作台多目标优化分析

1、    数控铣床工作台多目标优化分析    刘丽娜千志科秦飞跃摘 要：结合正交试验原理，本文选择13个工作台，保证正交实验开展科学合理。按照正交试验结果显示可知，在对灵敏度函数检测内，一共开展三个实验检测，分别为工作台质量、最大变形量及固有频率。关键词：工作台；灵敏度；回归分析；响应面模型；多目标优化doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.20.1340 前言工作台作为机床重要元件，自身运行静态性能对机床整体性能造成严重影响。现阶段，机床工作台主要采取经验设计形式，大部分都处于静态设计形式，进而造成机床工作台动态性能较为忽视。1 研

2、究案例如图所示，为某生产企业所生产的数控机床。该数控机床工作台整体结构呈现出井型结构，工作台在前两个阶段运行内，固有频率十分低下，在对该数控机床井型结构改变为x型之后，前两个阶段固有频率显著提升，可以有效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，从三个方面开展多目标优化设计，分别为工作台质量、最大变形量、固有频率。2 工作台结构灵敏度分析2.1 结构灵敏度分析原理假设函数f可以应用一个或者是多个参数表示，这样f多针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同参数之间变化影响水平。

3、工作台结构在优化完善内，借助对比结构灵敏度，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联的合理性，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，这就需要构建针对性设计变量函数关系，也就是构建灵敏度函数。工作台设计变量在设计内，按照工作台变化开展水平因素实验手段，一同设置27次试验形式，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

4、于中心复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，通过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

5、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matlab软件进行你和处理，构建相对应响应面模型。4 基于理想点法多目标优化求解多目标函数问题在计算内，必须构建专门评估函数，有效转变多目标问题，通过更加简单单目标问题形式，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

6、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，获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，经过优化前后数值变化显示。数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 结论借助正交试验手段，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