基于NSGA-Ⅱ的热压系统上下料机械手结构优化设计

作     者：徐巍 朱怀志 钟宇超 余成成 XU Wei;ZHU Huaizhi;ZHONG Yuchao;YU Chengcheng

作者机构：湖北工业大学机械工程学院武汉430068 

出 版 物：《现代制造工程》 (Modern Manufacturing Engineering)

年 卷 期：2023年第5期

页      码：65-73页

摘      要：为实现热压系统上下料装置的轻量化设计,提出将响应面法和NSGA-Ⅱ算法相结合的多目标优化方法。以上下料机械手结构质量、最大变形和二阶模态固有频率作为优化目标,以机械手支撑立柱的壁厚、边长和取件手臂壁厚、宽度作为优化参数,进行参数化建模,采用Box-Behnken方法设计4因素3水平试验,并通过ANSYS Workbench有限元软件得到仿真结果。采用二阶响应面法,对目标函数与变量参数之间的非线性关系进行预测,并将预测数据与实际值比较,验证该方法具有良好的准确性和可行性。采用NSGA-Ⅱ算法对多目标优化的Pareto前沿解进行搜索,选择Pareto解集中的第55组解,即支撑立柱的壁厚为5 mm,边长为89 mm,取件手臂壁厚为7 mm,宽度为78 mm,宽度取整为80 mm。经过仿真证明,上下料机械手模型质量从307.89 kg减小到223.72 kg,减重比高达27.34%。优化后结构的最大变形量从0.394 mm增大到0.475 mm,满足最大变形量不超过1 mm的设计要求。二阶模态固有频率从47.57 Hz减小到46.19 Hz,降幅较小。运用ADAMS软件对上下料装置进行运动学仿真,得到机械手速度、加速度曲线,优化后该装置运动过程平稳,运动过程无明显冲击和振动。

主 题 词：热压系统 机械手 NSGA-Ⅱ算法 多目标优化 Pareto前沿解 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.16731/j.cnki.1671-3133.2023.05.010

馆 藏 号：203122137...