基于响应面和遗传算法的精密机床质量匹配设计方法
【专利摘要】本发明公开一种基于响应面和遗传算法的精密机床质量匹配设计方法，首先，提取待分析机床结构各项参数，建立机床结构动力学模型；然后依据机床结构动力学模型对机床整机结构进行动力学分析；以机床整机首阶固有频率最高及X、Y、Z三方向动刚度最高为设计目标，对各支撑结构大件质量进行匹配设计；最后利用有限元方法对质量匹配优化前后机床整机结构动态性能进行对比分析，验证质量匹配设计有效性。与现有技术相比，本发明能够在机床方案设计阶段高效快速的预估机床整机结构动态性能，并以机床整机结构动态性能最优为目标规划各支撑结构大件最优质量关系；适用于精密机床支撑结构大件质量优化设计，对于机床支撑结构大件质量设计有很好的指导作用。
【专利说明】基于响应面和遗传算法的精密机床质量匹配设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密机床结构方案设计的支撑大件质量规划方法，特别是涉及一种基于响应面和遗传算法的精密机床质量匹配设计方法。
【背景技术】
[0002]机床的动态性能对机床加工精度及加工效率有着重要影响，传统的机床设计依据以往经验规划支撑大件质量。如设计盲目，将不利于保证机床动态性能。
[0003]目前，对于精密机床支撑大件质量设计仍局限于单件寻优法。其实质是设计者依据设计经验，反复修改单一大件质量，安排有限个参数进行数值模拟分析计算，从这有限个参数中选择性能最好的。这种方法难以保证所选择的参数最优且难以做到所有支撑大件组合寻优，同时挑选参数和进行数值模拟分析计算需要耗用大量时间，不能满足现代机床设计生产要求。
[0004]因此，提出一种基于响应面和遗传算法的精密机床质量匹配设计方法，解决设计效率和设计精度低等问题，是本发明亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于响应面和遗传算法的精密机床质量匹配设计方法，在机床方案设计阶段对支撑结构大件最优质量进行预估，以提高机床结构设计效率。该方法包括以下步骤:
[0006]步骤一、确定待分析精密机床所需各项参数，包括机床加工空间、支撑大件外形尺寸、待分析精密机床X、Y、Z三向行程以及结合面参数；
[0007]步骤二、提取待分析精密机床全部自由度；
[0008]步骤三、利用多自由度系统拉格朗日方程及能量守恒定律，建立待分析精密机床动力学模型，多自由度系统拉格朗日方程表达为:
【权利要求】
1.一种基于响应面和遗传算法的精密机床质量匹配设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、确定待分析精密机床所需各项参数，包括机床加工空间、支撑大件外形尺寸、待分析精密机床X、Y、Z三向行程以及结合面参数； 步骤二、提取待分析精密机床全部自由度； 步骤三、利用多自由度系统拉格朗日方程及能量守恒定律，建立待分析精密机床动力学模型，多自由度系统拉格朗日方程表达为:
【文档编号】G06N3/12GK103995937SQ201410232393
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】薛令军, 牛文铁, 王俊强 申请人:天津大学