锯片对磨机床床身动态分析与优化

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1 床身建模随着冶金和石材行业的迅速发展 ，对锯 片的需求明显增加 ，对其质 量要求也越来越 高。因为在锯片的加工过程 中，锯片基体的两个侧面磨 削是 非常重要的工序，许多学者为提高磨削效率和质量，对锯片磨削系统、磨削过程 中砂轮磨 削补偿及全 自动化控制等方面进行 了很深入研究 ，研制了 比较完善的锯片磨削 NC系统 。 。但以上研究没有脱离开锯片在磨削时，-个侧面磨完之后 ，再翻转磨削另-个侧面，为了进-步提高磨削效率，开发-种同时磨削锯片两个侧面的对磨机辞常必要 。目前机械设备 的结构设计 、优化由以前 的经验 、类 比、静态设计阶段，步入了建模、优化、动态设计 阶段 。而在机床床身力学分析研究中，有限元法是最常用的方法 。

因此本文利用 Pro/E、ANSYS等现代工程软件平 台，以锯片对磨机床床身为研究对象，对其进行造型、分析、优化，为锯片对磨机床的开发提供理论依据。

建模时床身壁厚 为 35mm，保证床身的振动、刚度要求 。床身的建模主要用到 Pro/E软件的拉伸命令 ，孔命令。图 1展示了床身的三维结构。

图 1 对厝机床身基本结构(1)对床身的有限元模型进行必要的简化 ，忽略微嗅构对分析的影响，如很小 的倒角、圆角等 ，此外床身正面两个长方形孔处是两块卞 ，对床身静力分析影响很小 ，此处忽略不计 。

(2)网格划分 ：考 虑到锯 片对磨机床床 身 的形状 ，在床 身划分 单元 时 ，使用 10节 点 四面体 单元(solid92)，采用智能网格划分的方法 ，使用 自由网格收稿 日期 ：2012-10-17；修回 日期：2012-l2-O8作者简介：张士强(1974-)，男，河北滦南人，唐山学院机电工程系讲师，硕士，主要从事非标机械及发动机配气系统研究，(E-mail)zsq933### 126.eom· 40· 组合机床与 自动化加工技术 第 7期2，2，1，2，3)∩得组成加工中心 l的机器有：3，4，8；组成加工中心2的机器有 ：1，6，7，9；组成加工中心3的机器有 ：2，5，10。

采用文献 [8]提出的组的功效 GE来衡量算法的有效性 ，即：GE (UE-EE)/(UEVE)其中，UE表示初始关系矩阵中 I的个数 ；在最终形成的加工中心结构中，对角块之外的 1的个数用 EE表示 ，而 0的个数用 VE表示。

并将 NGA求得的结果与其他遗传算法进行比较，结果如表 1所示。其中，GA和 HGA求得的结果由文献[8]提供。Tim：以秒计算，即执行 150次迭代所需的 CPU时间；Imp：NGA与其它两种算法获得的最好 GE的百分 比。

表 1 测试结果问题 GA HGA NGA Inap TinaChandrasekharan and85.24 85.25 86.5 1.5 1.46Rajagopalan(1986a)Mosier and Taube7O.59 70.59 70.59 0 1.36 (1985a)Stanfel(1985) 67.44 69.33 69.55 0.3 4.67King(1980) 53.89 54.86 56.43 2.3 10.5Carrie(1973) 75.28 76.14 76.33 0.23 l2.1Stanfel(1985) 45.93 50.5l 52.86 4.7 41.6实验 1的结果表明，所提 出的算法 NGA可对-个具体的问题 进行求解 ，并找到加工 中心的组成方案 ，这表明算法是可行 的。

实验 2的结果表 明，对于标准实例，该算法可以较短的时间获得 比以往遗传 算法较优 的方案 ，这表明算法的性能较优。

4结论针对加工 中心组成 问题 ，本文在成组 技术思想的指导下 ，设计了采用新的遗传算法来解决该 问题，提出了新的基 因编码方法、设计 了问题模型和遗 传算子，并对实例进行测试，结果表明新算法是可行的且性能较优。