Thiết kế bàn định vị này có chuyển động một cách riêng biệt và đồng thời có thể kích hoạt dao động chuyển động của phơi trong q trình gia cơng. Tuy nhiên trước khi người ta có thể sử dụng bàn rung này có ba mục tiêu nên được tối ưu hóa bằng cách thay đổi trên hai mươi ba biến thiết kế.
Thứ nhất, tần số dao động tự nhiên của bàn định vị do nguyên lý gia công của máy mà ở đây là số vịng quay trục chính của máy phay, nhằm tránh sự cộng hưởng của bàn máy VAM và các yếu tố rung động bên ngoài.
Thứ hai, độ bền của cơ cấu cũng là mối quan tâm hàng đầu cho việc thiết kế. Vì cơ cấu phải làm việc trong thời gian rung động kéo dài chịu lực và đàn hồi-biến dạng liên
tục, đặc biệt trong điều kiện làm việc với tần số cao. Vì vậy cần phải tối ưu độ bền của bàn máy tại các khớp mềm cũng như tuổi thọ của các khớp.
Và cuối cùng là nhằm tạo rung động thuần khiết theo 1 phương rung động để tránh bị nhiễu cho phương không tạo ra rung động là một yêu cầu cần thiết để nâng cao khả năng tạo rung động chính xác của bàn định vị.
Bảng 4.1: Xây dựng bài toán thiết kế và tối ưu hóa 1. Hàm mục tiêu: 1. Hàm mục tiêu:
+ Ứng suất tương đương lớn nhất của cơ cấu (𝜎 ) là nhỏ nhất + Chuyển vị ký sinh (δ ) nhỏ nhất.
+ Tần số dao động tự nhiên lớn nhất (𝑓) 2. Điều kiện biên:
+ Nhóm kính thước cố định (𝑔 ): W x H = 350 x 350 + Ứng suất lớn nhất của cơ cấu (𝑔 ) : 𝜎 ≤
+ Giới hạn biến thiết kế:
- (𝑔 ): 1,0 ≤ 𝑇 ≤ 3,0 (mm) (i = 2 ÷ 8) - (𝑔 ): 3,0 ≤ 𝑅 ≤ 8,0 (mm) (i = 2 ÷ 8) 3. Biến thiết kế:
+ Khớp thanh thẳng: 𝑇 , 𝐿 ,𝑇 , 𝐿 , , 𝑅
+ Khớp bán nguyệt của cơ cấu: 𝑇 , 𝑅 , 𝑇 , 𝑅 , 𝑇 , 𝑅 , 𝑇 , 𝑅 + Khớp bán nguyệt của bàn trung tâm: 𝑇 , 𝑅
4.2. Mơ phỏng
Trong q trình mơ phỏng ban đầu, đầu tiên xây dựng mơ hình thiết kế trong mơi trường Ansys 18.2. Sau đó, gắn vật liệu nhơm AL7075-T6 sẽ được sử dụng với các thông số của vật liệu và chiều dày của phôi gia công là 15mm.
Với mô phỏng tĩnh học và động học của mơ hình thiết kế, các vấn đề được tìm hiểu là về tần số dao động tự nhiên, độ bền của cơ cấu, ứng suất, chuyển vị của bàn máy trung tâm được trình bày ở phụ lục 1.
4.3. Tối ưu hóa
Để thiết kế tối ưu hóa hình dạng và kích thước của thiết kế, cần một quy trình thiết kế khớp đàn hồi sử dụng hiệu quả để tổng hợp nguyên lý hiện tại. Thuật tốn di truyền (GA) được tích hợp với ANSYS được áp dụng như hình H4.5[24]. Thuật tốn này đã được chứng minh là phù hợp để giải các bài toán phi tuyến bị ràng buộc với nhiều hàm mục tiêu. Trong phân tích này, cả hai mơ đun tĩnh học và động học của nguyên lý bằng cách sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn.