直驱机床矿物质材料龙门框架优化设计及分析

来源：机床与液压杂志2022年第24期北京时间：

作者：宋增誉，彭晋民，胡高尚，余罗兼

单位：福建工程学院机械与汽车工程学院,福建省力值计量测试重点实验室；福建工程学院机械与汽车工程学院；厦门市德垦贝特机械有限公司；福建工程学院机械与汽车工程学院

摘要：为了加工直径320 mm,高度250 mm的工件，在保证各类相关尺寸的情况下设计了一种床身和龙门框架为矿物质材料的五轴直驱复合加工中心。为了减轻机床的质量并降低其重心，对矿物质材料龙门框架进行以提高模态性能和柔度最小化为目标的拓扑优化设计，再用多目标遗传算法对拓扑优化后的龙门框架进行尺寸优化，并前后多次对其动、静态性能进行仿真分析和比较。对比市场现有铸铁龙门框架与最终优化后的矿物质材料龙门框架，结果显示：矿物质材料龙门框架质量上降低了15.03％，最大变形降低了8.7％，最大应力降低56.68％，一阶固有频率增大了23.45％。优化后的矿物质材料龙门框架在静、动态特性以及轻量化方面都要明显优于铸铁龙门框架支承件。

关键词：直驱;矿物质龙门框架;拓扑优化;尺寸优化;静、动态特性

基金资助：福建省高等学校科技创新团队（闽教科〔2020〕12号）；福建省力值计量测试重点实验室开放课题（FJLZSYS202105）；福建省高校产学合作项目（2022H6011；2020H6028）