申 远 金 一 褚 彪 骆念武 竺长安

中国科学技术大学,合肥,230027

0 引言

锻压机床是航空航天、汽车制造、交通运输、冶金化工等重要领域的基础工业装备,对锻压机床进行整体结构优化设计是降低成本、提高性能的有效途径。结构优化设计包括尺度优化、形状优化和拓扑优化三种。拓扑优化旨在确定最优拓扑结构，形状优化旨在确定结构的最优形状，而尺度优化旨在确定结构各部分的尺寸。机床结构优化设计研究主要有以下两个方面:①对机床整体结构进行形状或拓扑优化设计;②对构成机床结构的关键零部件进行尺寸优化，以提高床身的性能[1]。上述工作对改善机床结构动静态性能,提高其抗振性能，节省材料起到了重要作用。本研究将上述优化方法有机结合，即在进行整机全局优化的同时进行关键零部件和结构的优化，设定包含机床质量、动静态性能指标以及稳定性指标的目标函数，引入遗传算法进行多目标协同优化,开展随机搜索，最终获取最优解即锻压机床的整体最优结构、关键部件及结构的最优拓扑结构与尺寸参数，达到减小总体质量的同时提升机床结构的动静态性能以及整体稳定性的目标。

随着CAD/CAE技术的飞速发展,在锻压机床优化设计中已经广泛应用了多种CAD/CAE软件进行系统性分析计算以指导优化设计[2]。利用静态有限元分析可以校核机身部件的强度和刚度， 并根据分析结果进行结构改进设计, 降低成本，提高效益。……