橫梁倒掛式激光切割機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、激光切割機已廣泛應(yīng)用到汽車工業(yè)、航空航天等制造領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景。隨著市場對激光切割加工精度與速度要求越來越高，機床設(shè)計應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的動、靜態(tài)性能。針對激光切割機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，本文主要完成的工作如下：
　　1）根據(jù)市場調(diào)研和產(chǎn)品定位確定激光切割機的技術(shù)性能指標，并分析各機床結(jié)構(gòu)特點選取橫梁倒掛式作為機床總體結(jié)構(gòu)。研究總體傳動方案并進行電機選型，在分析工作原理、技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，完成整機結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立機床三維數(shù)字化

2、模型。
　　2）基于Ansys Workbench，對機床整機模型進行靜力和模態(tài)分析，獲得了各方向變形、等效應(yīng)力及各階固有頻率與振型。根據(jù)分析結(jié)果得到機床薄弱環(huán)節(jié)，并確定需優(yōu)化的部件。對縱梁提出改進方案并進行分析，對溜板進行拓撲優(yōu)化并結(jié)合仿真結(jié)果進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)更加合理，提高溜板靜動態(tài)特性。
　　3）對橫梁結(jié)構(gòu)進行拓撲優(yōu)化，提出改進方案，選取合理的橫梁結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。采用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法，與模糊

3、解法相結(jié)合的多目標優(yōu)化方法，通過正交試驗法確定網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本，利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極強的非線性映射功能，描述和處理橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計變量與其輸出量的關(guān)系，借助模糊解法得到多目標優(yōu)化模型的目標函數(shù)，并通過遺傳算法的全局尋優(yōu)能力對激光切割機橫梁進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使橫梁的質(zhì)量和剛度得到提高。
　　4）對優(yōu)化后的整機結(jié)構(gòu)進行有限元分析，仿真結(jié)果表明機床靜態(tài)特性和動態(tài)特性均得到明顯提高。最后結(jié)合激光切割機設(shè)計及優(yōu)化研究結(jié)果，制造出激光切割機樣機，完成機