本發(fā)明屬于先進(jìn)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是涉及了一種基于細(xì)分構(gòu)型的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)剛度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)床作為工作母機(jī)的需求量與日俱增，如何提高機(jī)床的性能是一個(gè)研究的熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)機(jī)床所要考慮的性能指標(biāo)，主要包括了整機(jī)重量、結(jié)構(gòu)剛度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、機(jī)床精度等。龍門結(jié)構(gòu)是龍門式機(jī)床的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，龍門結(jié)構(gòu)的剛度是評(píng)價(jià)龍門式機(jī)床性能的重要指標(biāo)，提高龍門結(jié)構(gòu)的剛度，對(duì)于減輕機(jī)床重量、提升機(jī)床動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、提高機(jī)床精度都有重要的意義。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)方法，主要是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)測(cè)試或仿真分析、結(jié)構(gòu)修改，三個(gè)階段循環(huán)往復(fù)的方式進(jìn)行龍門結(jié)構(gòu)剛度性能的逐步的改進(jìn)，設(shè)計(jì)過程繁瑣、設(shè)計(jì)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決

背景技術(shù)：
中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于細(xì)分構(gòu)型的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)剛度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)化龍門結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程和降低龍門結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成本。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

(1)建立帶有結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)及可調(diào)參數(shù)的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫

建立典型機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)龍門結(jié)構(gòu)三維模型，通過參數(shù)驅(qū)動(dòng)修改調(diào)整三維模型參數(shù)獲得一系列的三維模型作為結(jié)構(gòu)模板，并通過有限元分析得到結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)，形成機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫；

(2)根據(jù)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫通過細(xì)分構(gòu)型對(duì)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)進(jìn)行剛度優(yōu)化

根據(jù)機(jī)床加工工況的剛度要求，將設(shè)計(jì)人員輸入的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的初始方案結(jié)構(gòu)依據(jù)基礎(chǔ)構(gòu)型和細(xì)分構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化處理。

細(xì)分構(gòu)型包括重心位置、上下圓角、頂部肋板、側(cè)面肋板、底部肋板幾個(gè)方面。

所述的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)包括空載下靜力分析后的最大變形量、最大應(yīng)力值和最大應(yīng)力發(fā)生位置，加載下靜力分析后的最大變形量、最大應(yīng)力值和最大應(yīng)力發(fā)生位置，以及空載下模態(tài)分析后的一階模態(tài)、二階模態(tài)、三階模態(tài)、四階模態(tài)、五階模態(tài)和六階模態(tài)。

所述的可調(diào)參數(shù)是指三維模型在細(xì)分構(gòu)型中的參數(shù)能夠用來調(diào)整結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)的變形參數(shù)?？烧{(diào)參數(shù)具體包括立柱的長(zhǎng)寬高、橫梁的長(zhǎng)寬高、上下圓角倒角半徑、頂部肋板類型、側(cè)面肋板類型、底部肋板類型、頂部肋板參數(shù)、側(cè)面肋板參數(shù)和底部肋板參數(shù)。

所述的典型的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)形式包括定梁動(dòng)柱、定梁定柱、動(dòng)梁動(dòng)柱和動(dòng)梁定柱的四種基礎(chǔ)構(gòu)型，具體是以橫梁和立柱是否可以運(yùn)動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn)將機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)劃分為定梁動(dòng)柱、定梁定柱、動(dòng)梁動(dòng)柱和動(dòng)梁定柱的四種基礎(chǔ)龍門結(jié)構(gòu)形式。

參數(shù)驅(qū)動(dòng)修改是指針對(duì)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)中上圓角、下圓角、側(cè)面肋板、頂部肋板和底部肋板的五種細(xì)分構(gòu)型的參數(shù)修改。

所述的有限元分析包括空載下的靜力分析、加載下的靜力分析和空載下的模態(tài)分析。

所述步驟(1)中具體包括以下步驟：

(1.1)建立定梁動(dòng)柱、定梁定柱、動(dòng)梁動(dòng)柱和動(dòng)梁定柱四種基礎(chǔ)構(gòu)型的四種基礎(chǔ)龍門結(jié)構(gòu)三維模型，通過對(duì)基礎(chǔ)龍門結(jié)構(gòu)三維模型中的上圓角、下圓角、側(cè)面肋板、頂部肋板和底部肋板的五種參數(shù)調(diào)整初步采樣來獲得不同參數(shù)組合下的不同三維模型，然后針對(duì)每個(gè)三維模型通過空載下的靜力分析、加載下的靜力分析和空載下的模態(tài)分析獲得每個(gè)三維模型對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)，由此獲得初步三維模型及其結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)；

(1.2)在可調(diào)參數(shù)相近的兩個(gè)初步三維模型之間構(gòu)建插入新模型，采用以下公式計(jì)算新模型的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)L(x)：

式中，(u₀,v₀)與(u₁,v₁)為可調(diào)參數(shù)相近的兩個(gè)初步三維模型，其中u表示初步三維模型的參數(shù)，v表示初步三維模型的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)；

然后將新模型和初步三維模型及其各自的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)組成機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)樣本庫，從而通過新模型對(duì)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)樣本庫進(jìn)行擴(kuò)展。

具體實(shí)施中初步三維模型的參數(shù)u即是以機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)作為粒子，以機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)中細(xì)分構(gòu)型的可調(diào)參數(shù)作為粒子的編碼，可調(diào)參數(shù)的種類和粒子編碼的維數(shù)相同均為N，粒子編碼的維數(shù)(即可調(diào)參數(shù)的種類)包括針對(duì)肋板編碼的肋板類型、肋板的長(zhǎng)寬高和肋板間距的五維以及針對(duì)圓角編碼的圓角位置和弧度的兩維。

設(shè)計(jì)人員輸入的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的初始方案結(jié)構(gòu)包括龍門結(jié)構(gòu)的三維模型、材料、立柱的長(zhǎng)寬高、橫梁的長(zhǎng)寬高、上下圓角倒角半徑、頂部肋板類型、側(cè)面肋板類型、底部肋板類型、頂部肋板參數(shù)、側(cè)面肋板參數(shù)和底部肋板參數(shù)。

機(jī)床加工工況包括機(jī)床加工方式、龍門受力大小和受力方向。

所述步驟(2)具體是：判斷需剛度優(yōu)化的龍門結(jié)構(gòu)歸屬的基礎(chǔ)構(gòu)型，依據(jù)基礎(chǔ)構(gòu)型確定龍門結(jié)構(gòu)可優(yōu)化的細(xì)分構(gòu)型，利用機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫，調(diào)整細(xì)分構(gòu)型的可調(diào)參數(shù)對(duì)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行優(yōu)化。

細(xì)分構(gòu)型的可調(diào)參數(shù)包括龍門結(jié)構(gòu)的重心位置、上下圓角、頂部肋板、側(cè)面肋板和底部肋板的幾個(gè)方面。

針對(duì)所述龍門結(jié)構(gòu)的重心位置的優(yōu)化是是指通過對(duì)龍門結(jié)構(gòu)的三維模型進(jìn)行分析，依據(jù)龍門立柱的基礎(chǔ)構(gòu)型計(jì)算自重，調(diào)整龍門結(jié)構(gòu)中立柱的長(zhǎng)寬高和橫梁的長(zhǎng)寬高使龍門結(jié)構(gòu)重心在自身的幾何中心，即使得龍門結(jié)構(gòu)重心位置在豎直中心面(橫梁寬度方向二分之一處)和水平中心面(立柱高度方向二分之一處)。

所述的上下圓角、頂部肋板、側(cè)面肋板和底部肋板的優(yōu)化具體是：

針對(duì)所述上下圓角的優(yōu)化是調(diào)整上下圓角倒角半徑以加強(qiáng)龍門立柱的剛度。

針對(duì)所述頂部肋板、側(cè)面肋板和底部肋板的優(yōu)化均是調(diào)整肋板類型和肋板參數(shù)以加強(qiáng)龍門立柱的剛度。

肋板類型是指肋板形狀，包括一字型、米字型、V字型、M字型、X字型，編碼值分別為0、1、2、3、4；肋板參數(shù)包括肋板的長(zhǎng)寬高和肋板間距。

所述的上下圓角、頂部肋板、側(cè)面肋板和底部肋板的優(yōu)化具體是：

1)利用動(dòng)態(tài)粒子群算法，以機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)作為粒子，以機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)中細(xì)分構(gòu)型的可調(diào)參數(shù)作為粒子的編碼，可調(diào)參數(shù)的種類和粒子編碼的維數(shù)相同均為N，粒子編碼的維數(shù)(即可調(diào)參數(shù)的種類)包括針對(duì)肋板編碼的肋板類型、肋板的長(zhǎng)寬高和肋板間距的五維以及針對(duì)圓角編碼的圓角位置和弧度的二維；

2)將初始方案結(jié)構(gòu)作為初始粒子，采用以下公式進(jìn)行粒子進(jìn)化：

式中，為粒子x第t次迭代后的的編碼值；為粒子x第t+1次迭代后的編碼值；為粒子x第t次迭代后編碼值的增量；為粒子x第t+1次迭代后編碼值的增量；為粒子x第t次迭代后的最優(yōu)位置，即該粒子在迭代過程中結(jié)構(gòu)性能最優(yōu)的編碼值；為第t次迭代后所有粒子中的最優(yōu)位置，即所有粒子在迭代過程中結(jié)構(gòu)性能最優(yōu)的編碼值；w為慣性權(quán)重，即編碼增量在迭代過程中的權(quán)重，取值區(qū)間為[0,1]；r₁、r₂分別表示粒子在進(jìn)化過程中對(duì)于自身最優(yōu)位置、群體最優(yōu)位置的增量權(quán)重，具體為[0,1]區(qū)間隨機(jī)數(shù)。

3)利用機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫計(jì)算進(jìn)化后的粒子所表示的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)；

4)進(jìn)行粒子的優(yōu)劣的判斷，將進(jìn)化后的粒子所表示機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)和機(jī)床加工工況的剛度要求進(jìn)行對(duì)比，得到粒子所代表的龍門結(jié)構(gòu)剛度匹配度是否滿足要求的結(jié)果，若匹配度滿足要求則以進(jìn)化后的粒子中編碼所代表的可調(diào)參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)后的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的參數(shù)，若匹配度不滿足要求則迭代重復(fù)上述步驟2)～3)直到匹配度滿足要求。

所述步驟4)中，進(jìn)化后的粒子所表示機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)高于等于機(jī)床加工工況的剛度要求1％，則匹配度滿足要求，否則匹配度不滿足要求。

所述步驟3)具體為：采用以下公式的歐氏距離計(jì)算進(jìn)化后的粒子與機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫中各個(gè)三維模型對(duì)應(yīng)的粒子之間的相似度：

式中，d(x,y)為粒子間的歐氏距離，α為布爾值，編碼標(biāo)識(shí)位相同時(shí)取1，不相同時(shí)取0；x_i為粒子編碼第i位的值；y_i為機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫中各個(gè)三維模型對(duì)應(yīng)的粒子第i位的編碼值；i表示粒子編碼的第i位，n表示粒子的總維度，即粒子編碼的位數(shù)。

再取相似度最高的若干個(gè)粒子(具體實(shí)施中可取4-5)，用該若干粒子對(duì)應(yīng)的三維模型的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)采用以下加權(quán)公式計(jì)算獲得進(jìn)化后粒子的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)：

式中，d(x,a_i)為進(jìn)化后粒子與相似度最高若干個(gè)粒子中的第i個(gè)粒子之間的相似度，f(a_i)為相似度最高若干個(gè)粒子中的第i個(gè)粒子的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明方法在機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初期進(jìn)行，簡(jiǎn)化龍門結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程和降低龍門結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成本，為設(shè)計(jì)符合剛度需求的龍門結(jié)構(gòu)件提供設(shè)計(jì)依據(jù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中龍門結(jié)構(gòu)剛度性能改進(jìn)繁瑣、成本高的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法流程圖。

圖2是本發(fā)明細(xì)分構(gòu)型的示意圖。

圖3是本發(fā)明機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫構(gòu)建流程圖。

圖4是本發(fā)明動(dòng)態(tài)粒子編碼方式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例如下：

(1)建立帶有結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)及可調(diào)參數(shù)的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫

建立典型機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)龍門結(jié)構(gòu)三維模型，通過參數(shù)驅(qū)動(dòng)修改和改變模型結(jié)構(gòu)調(diào)整模型參數(shù)獲得一系列的三維模型作為結(jié)構(gòu)模板，并通過有限元分析得到結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)，形成機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫；

步驟(1)中具體包括以下步驟：

(1.1)建立定梁動(dòng)柱、定梁定柱、動(dòng)梁動(dòng)柱和動(dòng)梁定柱四種基礎(chǔ)構(gòu)型的四種基礎(chǔ)龍門結(jié)構(gòu)三維模型；

(1.2)以定梁定柱式龍門結(jié)構(gòu)為例，先針對(duì)基礎(chǔ)龍門結(jié)構(gòu)三維模型通過空載下的靜力分析、加載下的靜力分析和空載下的模態(tài)分析，分析的參數(shù)設(shè)置為：楊氏模量1.5*10¹¹，泊松比0.28，密度7200kg/m³。

獲得每個(gè)三維模型對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)包括空載下靜力分析后的最大變形量、最大應(yīng)力值和最大應(yīng)力發(fā)生位置，加載下靜力分析后的最大變形量、最大應(yīng)力值和最大應(yīng)力發(fā)生位置，以及空載下模態(tài)分析后的一階模態(tài)、二階模態(tài)、三階模態(tài)、四階模態(tài)、五階模態(tài)和六階模態(tài)。其中

(a)空載下的靜力分析的最大變形量、最大應(yīng)力值和最大應(yīng)力發(fā)生位置，得到空載下的靜力分析結(jié)果，立柱最大變形發(fā)生在立柱頂端面上，最大變形量為19um，而應(yīng)力最大則發(fā)生在立柱內(nèi)側(cè)拐角處，應(yīng)力最大值為2.547MPa

(b)加載下的靜力分析的最大變形量、最大應(yīng)力值和最大應(yīng)力發(fā)生位置，得到加載下的靜力分析結(jié)果，加載力為11000N，作用于龍門結(jié)構(gòu)橫梁中間位置，立柱最大變形發(fā)生在立柱外側(cè)的滑軌上，最大變形量為76.4um，而應(yīng)力最大則發(fā)生在立柱內(nèi)側(cè)拐角處，應(yīng)力最大值為7.882MPa

(c)空載下的模態(tài)分析的一階模態(tài)、二階模態(tài)、三階模態(tài)、四階模態(tài)、五階模態(tài)和六階模態(tài)，得到空載下的一階模態(tài)為54.007Hz，立柱沿著X軸擺動(dòng)；二階模態(tài)為67.149Hz，立柱沿著Z擺動(dòng)；三階模態(tài)為95.77Hz，立柱沿著Y軸扭轉(zhuǎn)；四階模態(tài)為105.95Hz，立柱外側(cè)板的變形變大；五階模態(tài)為106.64Hz，立柱外側(cè)板的變形變化更加劇烈；六階模態(tài)為114.58Hz。

由此獲得初步三維模型及其結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)。

(1.3)在通過對(duì)基礎(chǔ)龍門結(jié)構(gòu)三維模型中的上圓角、下圓角、側(cè)面肋板、頂部肋板和底部肋板的五種參數(shù)進(jìn)行參數(shù)驅(qū)動(dòng)修改，初步采樣來獲得不同參數(shù)組合下的不同三維模型。參數(shù)驅(qū)動(dòng)修改可以是單個(gè)參數(shù)的修改，也可以是幾個(gè)參數(shù)的組合修改，所修改參數(shù)及需記錄的數(shù)據(jù)如圖3所示，對(duì)于修改后的模型重復(fù)上述(1.2)步驟，完成整個(gè)系列結(jié)構(gòu)的有限元分析，記錄數(shù)據(jù)。

(1.4)需要運(yùn)用拉格朗日插值公式，在可調(diào)參數(shù)相近的兩個(gè)初步三維模型之間構(gòu)建插入新模型，并計(jì)算新模型的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)。

通過新模型的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)為參數(shù)相近的兩個(gè)樣本庫中三維模型的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)的均值，如頂部肋板厚度通過有限元分析得到了30mm、40mm的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)，通過拉格朗日插值公式得到35mm的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)為30mm、40mm兩組數(shù)據(jù)的平均值。最后將新模型和初步三維模型及其各自的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)組成機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)樣本庫，從而通過新模型對(duì)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)樣本庫進(jìn)行擴(kuò)展。

(2)根據(jù)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫通過細(xì)分構(gòu)型對(duì)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員輸入機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的初始方案結(jié)構(gòu)，初始方案結(jié)構(gòu)包括龍門結(jié)構(gòu)的三維模型，材料為鑄鐵，立柱的長(zhǎng)1350mm、寬700mm，高3020mm，橫梁的長(zhǎng)3400mm、寬780mm、高445mm，上下圓角倒角半徑均為100mm、頂部肋板類型、側(cè)面肋板類型、底部肋板類型、頂部肋板參數(shù)、側(cè)面肋板參數(shù)和底部肋板參數(shù)。實(shí)施實(shí)例的初始方案結(jié)構(gòu)在加工過程中所受切削抗力為11000N，作用于橫梁中間位置，原有構(gòu)型在空載下最大形變?yōu)?9.6μm，加載下的最大變形量為76.4um，一階模態(tài)為54.007Hz。

機(jī)床加工工況的剛度要求為空載下最大變形小于18.6μm，加載下的最大變形量小于72um，一階模態(tài)大于70HZ。

因此接下來依據(jù)基礎(chǔ)構(gòu)型和細(xì)分構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化處理：

需剛度優(yōu)化的龍門結(jié)構(gòu)歸屬的基礎(chǔ)構(gòu)型為定梁定柱式，然后從龍門結(jié)構(gòu)的重心位置、上下圓角、頂部肋板、側(cè)面肋板和底部肋板的幾個(gè)方面的細(xì)分構(gòu)型對(duì)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行優(yōu)化。如圖2所示，包括上圓角1、下圓角2、頂部肋板3、側(cè)面肋板4、底部肋板5。

針對(duì)龍門結(jié)構(gòu)的重心位置的優(yōu)化是通過對(duì)龍門結(jié)構(gòu)的三維模型進(jìn)行分析，依據(jù)龍門立柱的基礎(chǔ)構(gòu)型計(jì)算自重，調(diào)整龍門結(jié)構(gòu)中立柱的長(zhǎng)寬高和橫梁的長(zhǎng)寬高使龍門結(jié)構(gòu)重心在自身的幾何中心，即使得龍門結(jié)構(gòu)重心位置在豎直中心面(橫梁寬度方向二分之一處)和水平中心面(立柱高度方向二分之一處)。初始方案的結(jié)構(gòu)重心位置在自身的幾何中心，不需要進(jìn)行調(diào)整。

針對(duì)上下圓角的優(yōu)化是調(diào)整上下圓角倒角半徑，針對(duì)頂部肋板、側(cè)面肋板和底部肋板的優(yōu)化均是調(diào)整肋板類型和肋板參數(shù)，優(yōu)化具體是：

(2.1)以機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)作為粒子，以機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)中細(xì)分構(gòu)型的可調(diào)參數(shù)作為粒子的編碼，可調(diào)參數(shù)的種類和粒子編碼的維數(shù)相同均為N，粒子編碼的維數(shù)(即可調(diào)參數(shù)的種類)包括針對(duì)肋板編碼的肋板類型、肋板的長(zhǎng)寬高和肋板間距的五維以及針對(duì)圓角編碼的圓角位置和弧度的兩維。

具體實(shí)施中，初始方案結(jié)構(gòu)的龍門結(jié)構(gòu)為定梁定柱式，在這五個(gè)細(xì)分構(gòu)型均可進(jìn)行優(yōu)化，編碼共19位排列方式如圖4所示。

(2.2)提取初始方案結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行編碼作為初始粒子，對(duì)初始粒子編碼的各個(gè)數(shù)值位的值進(jìn)行隨機(jī)的增減，創(chuàng)建20個(gè)新的編碼，形成初始的粒子種群，進(jìn)行粒子的進(jìn)化；

(2.3)利用機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)件樣本庫計(jì)算進(jìn)化后的粒子所表示的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)；

(2.4)將進(jìn)化后的粒子所表示機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)和機(jī)床加工工況的剛度要求進(jìn)行對(duì)比，得到粒子所代表的龍門結(jié)構(gòu)剛度匹配度是否滿足要求的結(jié)果，

若進(jìn)化后的粒子所表示機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)高于等于機(jī)床加工工況的剛度要求1％，則匹配度滿足要求，以進(jìn)化后的粒子中編碼所代表的可調(diào)參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)后的機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的參數(shù)。否則匹配度不滿足要求則迭代重復(fù)上述步驟直到匹配度滿足要求。

具體實(shí)施經(jīng)多次迭代進(jìn)化后，得到滿足匹配度的粒子，考慮制造加工，對(duì)編碼的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行取整修正，得到當(dāng)機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)編碼在頂部肋板為一字型，長(zhǎng)度為3200mm，寬度為80mm，高度為440mm，間距為40mm；側(cè)面肋板為一字型，長(zhǎng)度為1080mm，寬度為80mm，高度為220mm，間距為60mm；底部肋板為一字型，長(zhǎng)度為3200mm，寬度為60mm，高度為560mm，間距為40mm；立柱上端內(nèi)側(cè)倒角半徑取R＝200mm，下端內(nèi)側(cè)倒角半徑取R＝300mm時(shí)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。以上述參數(shù)構(gòu)建模型，進(jìn)行仿真分析后得到該機(jī)床龍門結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)是空載下最大變形量為18.2μm，加載下的最大變形量為71.3um一階模態(tài)為72HZ，符合設(shè)計(jì)需求。