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引言

回轉工作臺是龍門加工中心的關鍵功能部件之一，其主要作用是裝夾和支撐待加工零件，并帶動待加工零件旋轉而構成車削加工或銑銷加工，因此工作臺的靜動態(tài)特性將直接影響整機的加工精度和效率［1-2］。

在機床重要零部件結構設計與優(yōu)化過程中，國內(nèi)外學者普遍采用尺寸優(yōu)化的方法，如魏鋒濤等結合拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化方法對某回轉工作臺以減輕質量和提高剛度為目標的結構優(yōu)化［3］。仇政等以某龍門加工中心的工作臺為研究對象，將工作臺質量設置為約束條件，取工作臺7個結構尺寸作為優(yōu)化變量，以提高工作臺的固有頻率為優(yōu)化目標進行了工作臺的尺寸優(yōu)化［4］。劉梅針等對某數(shù)控銑齒機床的床身，通過采用不同的筋板厚度及布置方式，以減輕床身重量為優(yōu)化目標，進行了優(yōu)化設計，最終使床身減輕1. 68 t［5］。王 1132機械強度2018年美妍等針對DVG850高速立式加工中心的工作臺，利用Ansys軟件對不同結構的工作臺進行靜態(tài)性能分析，通過改變筋的結構形式，提高工作臺剛度，實現(xiàn)了工作臺的結構優(yōu)化［6］。

當前，針對數(shù)控機床的固定工作臺和床身研究較多，對回轉工作臺為研究對象的較少;在研究方法上，多采用有限元軟件分析對數(shù)控機床工作臺及床身進行模態(tài) 分析，很少采用參數(shù)化建模及多目標優(yōu)化方法，從優(yōu)化數(shù)控機床結構尺寸角度，對其進行優(yōu)化。

本文以回轉工作臺為研究對象，根據(jù)其實際工況進行靜動態(tài)特性分析，以回轉工作臺的質量為約束條件，最大變形和第一固有頻率為目標，在靈敏度與響應面分析的基礎上，采用多目標遺傳算法對其結構尺寸進行優(yōu)化，以提高回轉工作臺靜動態(tài)特性。

1 回轉工作臺靜動態(tài)特性分析

1. 1回轉工作臺幾何結構

回轉工作臺可擴大龍門加工中心的加工范圍，一次裝夾后可對零件的多個面進行加工，拓展龍門加工中心固定工作臺只能進行鏜、銑、鉆孔等功能，使機床具有車銑等復合加工能力，縮短輔助時間并提高加工效率。表1給出回轉工作臺主要技術參數(shù)。

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結論

本文以某龍門加工中心回轉工作臺為研究對象，進行靜力學分析與模態(tài)分析，得到回轉工作臺的最大變形云圖、應力云圖及前六階固有頻率及振型，找出回轉工作臺的薄弱環(huán)節(jié)，為回轉工作臺結構優(yōu)化提供依據(jù)。對回轉工作臺筋板、腹板厚度和壁厚等進行Box-Behnken試驗設計與靈敏度分析，研究了各設計參數(shù)對立柱重量、最大變形和第一階固有頻率的影響程度，并建立其響應面模型。以降低回轉工作臺最大變形、減重和提高第一階固有頻率為優(yōu)化目標，采用多目標優(yōu)化算法對立柱設計參數(shù)進行優(yōu)化并得到最優(yōu)解。其重量36 680 kg減少至35 750 kg，減重達930 kg，減幅2. 6%;最大靜態(tài)變形量從14. 75μm降低至9. 32μm，減幅36. 8%;第一階固有頻率從229. 88 Hz提高到243. 06 Hz，提高了5. 4%，為我國自主研發(fā)回轉工作臺等類似機床功能部件提供了理論依據(jù)。

分類：龍門加工中心

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