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床身作为车床的关键承载部件,其静动态性能直接影响着车床对工件的加工质量。随着车床转速与加工精度的提高,对床身各方面性能均提出了更高的要求。研究表明,优化床身结构及其参数是改善车床整机性能的有效途径之一。鉴于此,本文以某企业数控卧式车床为对象,开展了面向床身静动态性能的研究工作。具体研究内容如下:首先,分析了数控车床床身结构特点;探讨了床身载荷的分布情况,建立了床身力学模型;借助ANSYS软件,进行了床身的静力学和模态分析,提取了床身性能参数,找出了床身结构的薄弱部位。其次,总结了床身静动态性能改进方法,并对床身薄弱部位进行改进。结果表明:改进后的床身静态变形减少了15.24%,一阶模态频率提高了3.43%,质量却增加了99.3Kg,即床身仍具有优化空间,需对其进行二次优化;针对改进后的床身,初步选定17个结构参数作为待优化变量;基于Morris的灵敏度分析结果筛选出了13对床身各性能指标影响较大的参数;借助最优拉丁超立方设计方法获取了样本信息。再次,分析了5种常用的近似模型参数选择方法、精度影响因素,及其在MATLAB中的构建方法,并提出将交叉验证、循环结构以及遗传算法用于模型参数的优化当中,提高了模型的泛化能力;将各种近似模型用于表达床身结构参数与性能指标之间的非线性关系,并对模型的预测精度进行对比分析。结果表明:床身质量、静态总变形、一阶模态频率分别选用二阶多项式响应面模型、回归项为一次多项式型的Kriging模型、回归项为常数型的Kriging模型精度最高。最后,为实现兼顾床身静动态性能的轻量化设计,提出了一种以质量、静态总变形和一阶模态频率为目标的优化设计方法。基于近似模型技术建立了床身多目标优化数学模型,运用基于NSGA-II的gamultiobj函数进行优化求解,得到了Pareto最优解集,并利用TOPSIS方法从中挑选出一组最佳设计方案。将床身优化结果进行前后对比分析,结果表明:优化后的床身3个性能指标均得到了改善。综上所述,本文提出将近似模型与智能算法相结合的床身结构参数多目标优化方法,达到了指导床身设计与优化的目的。