谢 军 廖映华 谭 州 廖 川 斯兴瑶

(四川轻化工大学机械工程学院，四川 宜宾 644000)

立柱是工具磨床的重要部件，立柱上安装有电主轴部件，电主轴部件与磨头相连接，从而立柱的静态性能对工件的加工精度有重要的影响，因此立柱必须具备足够的强度与刚度。文献[1]以一阶固有频率和变形为优化目标，采用了响应面模型与多目标遗传算法对机床立柱进行遗传设计，提高了立柱的静动态性能。文献[2]首先确定了立柱的各个尺寸变化范围，然后通过中心复合实验来建立响应模型，最后以立柱质量、一阶固有频率以及最大变形距离为优化目标，结合遗传算法进行优化，从而使立柱具备了良好的静动态性能。文献[3]首先建立立柱的三维模型，然后对其进行静动态特性分析。接着确定设计变量，并进行灵敏度分析。然后以立柱最大质量、最大变形以及一阶振型为优化目标，通过ANSYS Workbench优化模块进行了优化求解。

本研究利用SolidWorks建立了工具磨床立柱的实体模型，结合实际情况对其添加相应的载荷与约束，应用ANSYS Workbench对立柱展开静态特性分析。并且利用响应面法与遗传算法对立柱进行了多目标优化设计，提高了静态特性以及改善了立柱结构，同时为工具磨床各部件的优化设计提供参考依据。

1 立柱有限元模型的建立

本研究使用SolidWorks建立立柱结构的三维实体模型，然后将三维模型直接导入ANSYS Workbench中转化为有限元模型。为保证分析结果的准确性和提高效率，考虑到一些小特征对整体模型的静特性影响较小，根据圣维南原理，对三维实体模型的部分局部特征进行了合理的简化，去掉细小特征如圆角、螺钉孔等[4-5]。……