基于iSIGHT的主轴动静态性能优化设计方法.pdf

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1、第5期组合机床与自动化加工技术NO．52012年5月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueMay．2012文章编号：1001—2265(2012)05—0036—03基于iSIGHT的主轴动静态性能优化设计方法卢健钊，殷国富，米良，孙明楠(四川大学制造科学与工程学院，成都610065)摘要：主轴的变形和振动是影响机床加工质量和切削效率的主要因素之一。为提高主轴的静动态性能，提出了一种基于iSIGHT多学科优化集成软件环境的主轴结构优化设计方法和系统仿真流程。利用

2、iSIGHT和APDL构建了一套结构优化集成系统，实现机床主轴的多目标优化设计。针对某型号卧式加工中心的主轴，应用自适应模拟退火算法对其结构参数进行优化。分析结果表明机床主轴动静态性能有一定程度的提高，优化方法是可行有效的。关键词：主轴；iSIGHT；APDL；多目标优化中图分类号：TH16；TG65文献标识码：AOptimizationMethodofSpindle’SDynamicandStaticCharacteristicsBasedoniSIGHTLUJian—zhao，YINGuo—fu，MILiang，SUN

3、Ming—nan(SchoolofManufacturingScienceandEngineering，SichuanUniversity，Chengdu610065，China)Abstract：Deformationandvibrationofthespindleisoneofthemainreasonswhichaffectthemachiningqualityandmachiningefficiency．Inordertoimprovethestaticanddynamiccharacteristicsofspin

4、dle，amethodofstructuraloptimizationandanoptimumprocessbasedoniSIGHTwereproposed．Anintegrat—edsoftwaresystemforthespindlemultiobjectiveoptimizationwasbuiltusingiSIGHTandAPDL．Thespindleofcertainhorizontalmachiningcenterwastakenasaninstance，theAdaptiveSimulatedAnnea·

5、ling(ASA)waschosentooptimizethestructuralparameters．Theresultsdemonstratethatthedynamicandstaticcharacteristicsofspindleareimprovedandtheproposedoptimizationmethodisfeasibleandef-fective．Keywords：spindle；iSIGHT；APDL；multi—objectiveoptimization最优化功能，试图针对主轴的静动态特性进行优

6、化0引言设计。随着机床产品不断向高精度、高刚度、高速度方iSIGHT作为一个集工业优化设计和自动化分析向发展，现代制造业对机床的静、动态特性的要求越计算于一体的多学科优化软件，可以智能支持各种来越高。作为机床最重要的部件之一，主轴部件直仿真代码，并将各种优化算法进行有机组合，实现整接参与切削加工，它的性能直接影响着机床的加工个设计流程的全数字化和全自动化，能有效解决复质量和切削效率¨。因此，机床产品主轴部件静、动杂系统的优化设计问题，大大缩短产品设计周期，提态特性的分析及其结构参数优化研究在机床设计中高产品设计水平。占据重

7、要的地位。本文以某型号卧式加工中心的主轴系统为研究主轴部件是一个复杂的系统，其静、动态特性的对象，以iSIGHT为优化平台，结合ANSYS参数化设改善涉及到多目标的优化，需要对各性能指标进行计语言APDL，着重研究主轴系统结构优化的仿真流综合评定。为解决主轴部件的多目标优化问题，程，包括静、动态特性分析的参数化流程的建立以及本文引入由达索系统SIMULIA公司推出的多学科优结构优化集成系统的构建。化集成软件iSIGHT，应用其强大的自动化、集成化、收稿日期：2011—11—21：修回日期：2011—12—14基金项目：四川

8、省科技支撑计划项目(2010GZ0051，2011GZ0065)作者简介：卢健钊(1987一)，男，I~Jrl自贡人，I~1)q大学制造科学与工程学院硕士，研究方向为机械设计及理论，(E—mail)lujz87@yahoo．(31。2012年5月卢健钊，等：基于iSIGHT的主轴动静态性能优化设计方法·