基于响应面法的数控机床工作台有限元分析与尺寸优化.pdf

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1、第6期组合机床与自动化加工技术NO．62015年6月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJun．2015文章编号：1001—2265(2015)06—0028—05DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．06．008基于响应面法的数控机床工作台有限元分析与尺寸优化王礼明。田亚峰，李正羊，赵坤坤，叶霞(1．江苏理工学院机械工程学院，江苏常州213001；2．常州昌隆机床制造有限公司，江苏常J,i1213125)摘要：工作台是龙门数控机床的重要组成部件，对

2、工作台的结构和工况进行分析；在分析的基础上，通过正交试验选取需要优化的尺寸变量；利用ANSYS／Workbench有限元软件进行灵敏度分析，得到分析结果；再利用二次响应面法，对分析结果和尺寸变量进行二次回归拟合；确定目标函数，约束条件和设计变量，利用MATLAB优4L-r-具箱进行工作台的优化设计，得到最佳尺寸配置，并对其结构进行有限元分析。分析结果表明，工作台质量减少162．4kg，最大变形量减少6．7％，最大应力减少10％，动态特性也有明显提升，为工作台的优化设计提供一种新思路。关键词：有限元分析；正交试验；灵敏度分析；响应面法；尺寸

3、优化中图分类号：TH122；TG659文献标识码：ATheFiniteElementAnalysisandDimensionOptimizationofMachineToolBasedonResponseSurfaceMethodWANGLi—ming，TIANYa-feng，LIZheng-yang，ZHAOKun—kun，YEXia(1．SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversityofTechnology，ChangzhouJiangsu213001，China；2．Changzhou

4、ChanglongMachineToolManufacturingCo．，Ltd．，ChangzhouJiangsu213125，China)Abstract：WorkbenchisanintegralpartofgantryCNCmachinetool，thestructureandworkingconditionsweretakentothefiniteelementanalysisofworkbench；onthebasisoftheanalysis，thedimensionvariableswereselectedbyorthog

5、onalexperiment；withtheusingofANSYS／workbenchsoftwareofsensitivityanaly—sis，theresultsoftheanalysisweregotten；andthen。theanalysisresultsandthedimensionvariablesweretakentosecondaryregressionbytheresponsesurfacemethod；andmeanwhile，theobjectivefunction，con—straintsanddesignv

6、ariablesweredeterminedtouseMATLABoptimizationtoolboxtooptimaldesignofworkbench，atlast，thebestdimensionweregottenandthefiniteelementanalysisweretaken．TheanalysisresultshowthattheWeightoftheworktablewasreducedby162．4kg，andthemaximumdeformationandmaximumstressweredecreasedbV

7、6．7％and10％，atthesametime，thedynamiccharacteristicswerealsoimprovedsignificantlyandprovidedatheoreticalbasisforthedesignofworktable．Keywords：finiteelementanalysis：o~hogonalexperiment；sensitivityanalysis；responsesurfacemethod；dimensionoptimization法往往不能同时满足机床工作台轻量化和抗振性的要O引言求

8、。为解决上述研究过程中存在的不足，本文提出有工作台是龙门数控机床的重要组成部件，它的静限元分析和响应面法相结合的方法确定工作台尺寸多动态特性的好坏，直接影响整机的性能，提高工作台的目标优化函数