为了使机床立柱的静动态性能得到提升,对机床立柱的筋板结构重新进行设计。将不同筋板结构的立柱模型进行有限元分析,分别得到各立柱的静动态性能参数,将得到的参数构建了3因素4水平的正交实验表,通过综合评价法将正交表中的16组参数进行数据融合,得到了最佳组合参数为"井"形筋板结构,筋板高度为20 mm,吊孔直径为140 mm的立柱。优化后的立柱在质量基本保持一致的情形下,立柱最大变形量减少了3.69%,最大应力减少了10.53%,一阶固有频率提升了2.22%,最大应力改善最为明显,降低了机床零部件的翘曲、变形风险。正交实验和综合评价法在立柱结构设计上的成功应用,为机床其他关键部件的优化设计提供了参考价值。

针对机床立柱优化问题,提出了一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法。采用拉丁立方试验的设计方法,在设计空间中抽取样本点并进行数值模拟,建立了立柱最大变形、一阶固有频率及质量的响应面模型。利用遗传算法对响应面模型进行优化,得到了Pareto最优解集。实验结果表明与原先的设计方案相比,优化后的立柱质量减轻了7.2%,最大变形量和前六阶固有频率有不同程度的改善。该文所提出的方法较适用于机床及类似复杂结构的参数优化设计。