引言
加工中心的抗振性能對零件的加工精度、效率、質(zhì)量以及機床和刀具的壽命都有很大的影響，而對其結(jié)構(gòu)進行實驗模態(tài)測試和靈敏度分析可以為其優(yōu)化指明方向，提高機床的穩(wěn)定性。目前，結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要有兩種情況: 一種是對已知結(jié)構(gòu)進行局部修改，利用已知參數(shù)獲得優(yōu)化的參數(shù); 另一種是為使結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性( 固有頻率、振型、響應、響應譜) 達到預定要求而進行的修改。
國內(nèi)外許多學者在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面做了研究，姜衡等［1］以立式加工中心的質(zhì)量和一階固有頻率為優(yōu)化目標對整機進行了輕量化設計，并依據(jù)中心復合實驗和響應曲面法得到了最優(yōu)設計方案。李初曄等［2］提出了一種靈敏度參數(shù)優(yōu)化方法，通過結(jié)構(gòu)參 數(shù)的不斷變化使質(zhì)量產(chǎn)生波動，獲得質(zhì)量保持不變 但性能大幅提升的新結(jié)構(gòu)，并與工程實際相結(jié)合驗 證了其理論上的可行性。羅輝［3］和郭壘［4］等對某機床立柱進行了靜力學和模態(tài)分析并對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)進行靈敏度分析，在此基礎上對立柱進 行優(yōu)化，使其動力學性能大幅提升。段明德等［5］對 一種高速精密數(shù)控車床的床鞍進行多目標優(yōu)化設計，在不增加其質(zhì)量的前提下提高了固有頻率。Al- tintas Y． ［6］和 Lin W． 等［7，8］介紹了虛擬機床技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及如何實現(xiàn)機床的完全數(shù)字化建模技術(shù)。研究表明，在保證剛度的前提下減小機床質(zhì)量可以大幅降低制造成本，優(yōu)化機床性能。Li  Y． 等［9］比較了兩個 3 自由度并聯(lián)機械手的動態(tài)性能，通過拉格朗日公式將其進行配重優(yōu)化，選擇最優(yōu)的操縱器。Fan K． C． 等［10］建立了主軸的運動學模型，在此基礎上，分析了機床主軸受結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的靈敏度，找到了影響刀具位置精度的關鍵參數(shù)。Wu  B． C．
等［11，12］提出了一種用于機床概念設計的兩級優(yōu)化方法，引用實例分析確定了結(jié)構(gòu)件的主要尺寸，在保證剛度不下降的同時，使機器的重量最小化。

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結(jié)語
        本文利用整機實驗模態(tài)分析確定了機床的主要薄弱環(huán)節(jié)，并在此基礎上結(jié)合靜力學分析、模態(tài)分析、靈敏度分析、MATLAB   優(yōu)化設計等確定了影響加工中心工作臺動力學性能的靈敏參數(shù)( Δx1 、Δx4 、Δx5 ) ，并以此為設計變量，以其前三階固有頻率、質(zhì)量和剛度為優(yōu)化目標建立方程，利用理想點法求解得到了兼顧三 者的最優(yōu)尺寸參數(shù)。優(yōu)化后，工作臺 X、Y、Z 三個方向的剛度分別提高了 6． 71% 、11． 49% 、10． 33% ，前三階固有頻率分別提高了 0． 95% 、0． 21% 、0. 35% ，質(zhì)量下降了 0． 33% 。