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科技的進步推動著制造業(yè)的高速發(fā)展，加工中心正朝著高效率、高可靠性、高柔性化和模塊化的方向轉變^[1]。傳統(tǒng)意義下的經驗類比等設計方法已經無法滿足目前加工中心的發(fā)展，通過模態(tài)分析、諧響應分析等方法識別出加工中心結構的薄弱環(huán)節(jié)，進而對加工中心進行響應面分析及目標驅動優(yōu)化，能使加工中心的結構設計更加合理²。

作為加工中心的核心結構，立柱同時連接著床身和主
軸箱，其強度和剛度是零件加工精度的保證，直接關系到整機的工作性能。因此，對立柱力學特性的研宄具有重要現(xiàn)實意義^[3]。

立柱通常采用薄壁多筋結構，內部形態(tài)復雜，加工受力后的應力和應變狀況也較復雜。通過傳統(tǒng)的設計方法來設計的立柱，結構中往往存在諸多不合理的地方，而優(yōu)化設計方法的出現(xiàn)，可以設訃出滿足性能要求的結構方案。目前，對于加工中心的優(yōu)化多集中在結構設計方面，包括筋板樣式的設計和布局，關鍵零部件截面形狀的改變等等。雖然可以一定程度上提升加工中心的性能，但是缺少對結構尺寸的整體把握和評判，優(yōu)化工作量大，針對性不足。

本文以XK714數(shù)控加工中心立柱結構為研究對象，以Ansys Workbench分析軟件對AL柱進?(了了力學分析，找到了其薄弱環(huán)節(jié)，然后采用響應曲面優(yōu)化法，通過靈敏度分析評判尺寸因素的影響權重，進而選擇關鍵尺寸優(yōu)化改進，減少參數(shù)優(yōu)化量，提升了優(yōu)化效率。在減重的情況下使立柱獲得較好的力學性能，為加工中心的結構優(yōu)化提供借鑒。

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結束語：

應用ANSYS有限元軟件對數(shù)控加工中心立柱結構進行有限元建模，通過靜力學分析，發(fā)現(xiàn)加工中心Z向和Z向形變較大，安全系數(shù)太高，設計過于保守，經諧響應分析，發(fā)現(xiàn)加工中心的一二階|Vi_llT頻率偏低站hlui.al sen-silivilv分析，荻得影響加工中心性能的關鍵尺十，并將其定義為設計變量，將質量，前兩階固有頻率和最大形變作為優(yōu)化目標，對立柱進行尺寸優(yōu)化,對優(yōu)化產生的3組候選設計點綜合分析，選取Candidate point 2作為最優(yōu)結果。此次優(yōu)化，立柱前兩階固有頻率分別提升15.487%和13. 643%，最大形變降低2. 32%，質量減少10.31%。結果表明，優(yōu)化效果良好，該方法能夠為加工中心設計提供參考。