机床与液压

作者：张涛哲，高自成，李立君，刘帅，彭禹，刘雪飞

单位：中南林业科技大学机械与智能制造学院；中南林业科技大学机械与智能制造学院；中南林业科技大学机械与智能制造学院；中南林业科技大学机械与智能制造学院；中南林业科技大学机械与智能制造学院；中南林业科技大学机械与智能制造学院

关键词：卧式加工中心;立柱;拓扑优化;多目标优化;轻量化设计

基金：国家重点研发计划（2022YFD2202103）

作为卧式加工中心的重要组成部分，立柱对加工中心动静态性能的影响较大。为了在满足立柱静动态性能的同时减轻其质量，系统地优化立柱结构，提高卧式加工中心的使用性能，降低材料成本，提出一种将拓扑优化与多目标优化相结合的方法。分析立柱的原始静、动态性能并确定优化目标，然后采用拓扑优化确定立柱的可优化区域，基于优化结果对立柱结构进行重构。基于拓扑优化结果，以立柱壁板厚度、韧板厚度、减重孔大小等参数为设计变量，以质量最小化和1阶固有频率最大化为优化目标，以变形量为约束条件建立数学模型，利用CCD实验设计方法获得初始样本点，使用Kriging模型建立响应面，最后利用多目标遗传算法（MOGA）进行优化。优化后立柱的变形量小于优化前，满足静刚度需求。立柱质量降低14.72%，实现了轻量化目标；其1阶固有频率提高了7.83%，动态性能提高。

来源：2025年第14期

《机床与液压》期刊编辑部

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