在多學科優化集成軟件Isight 環境中，綜合應用SolidEdge 參數化建模功能和ANSYS 有限元分析功能，建立一種面向數控機床的CAD/CAE 集成優化設計框架。提出了采用優化拉丁超立方抽樣試驗設計、響應面近似模型建模以及智能優化方法，以某臥式加工中心Z 向進給系統為研究對象，進行了CAD/CAE 集成優化應用驗證，并對滑座的幾何尺寸參數進行了優化，結果表明提出的集成優化方法是可行的。

　　引言

　　隨著CAD/CAE 理論和計算機技術的高速發展，數值模擬技術越來越受到人們的關注。通過CAD、CAE 乃至CAPP、CAM的集成，構建面向現代產品設計的協同工作環境，可節約花費在模型修改和重建上的時間和精力，尤其有助于機床等大型復雜機械產品的結構優化設計。針對大型機械結構性能優化問題，需要在計算機上進行大量計算仿真分析。考慮到直接利用優化算法，不僅迭代次數較多而且不易收斂，為了有效避免高強度仿真計算，減少迭代時間，有必要借助近似方法建立優化模型。首先基于試驗設計等抽樣技術獲得樣本數據，進而驅動CAD 修改結構模型，結合CAE 提取一系列的結構分析響應值，利用回歸、擬合、插值等方法創建仿真程序的近似模型，最后選用優化算法對近似模型進行求解。

　　本文引入由達索系統SIMULIA 公司推出的多學科優化集成軟件Isight 進行數控機床結構性能集成優化設計的研究工作。基于Isight 強大的多學科流程集成能力和全面的設計優化算法庫，綜合應用SolidEdge 參數化建模功能和ANSYS 有限元分析功能，對構建機床結構CAD/CAE 集成優化系統的方法進行了研究。以某臥式加工中心Z 向進給系統為例，基于Isight 進行了CAD/CAE 的集成開發，將參數化實體模型和有限元分析集成在一起，實現仿真流程的自動化，并在此集成環境下對滑座的幾何尺寸參數進行了優化。

1、CAD/CAE 集成優化方法

　　本文綜合應用CAD 參數化建模功能和CAE 分析功能，實現了CAD/CAE 的集成和自動計算，采用試驗設計、響應面近似模型以及智能優化算法，實現了CAD/CAE 的集成優化。具體的集成優化流程如圖1 所示。

圖1 機床結構的CAD/CAE 集成優化流程圖

　　1.1、SolidEdge 集成開發

　　SolidEdge 采用標準的ActiveX 自動化和組件對象模型( COM) 技術，為廣大用戶提供了多種二次開發的途徑。用戶可以根據自身需要，方便地擴展SolidEdge 的功能或集成SolidEdge 功能到用戶的應用程序中。為了實現CAD 參數化建模功能，本文通過編寫vbs 文件對SolidEdge 實體模型的變量表進行操作，實現零件的參數化建模以及裝配體的自動裝配，并將更新后的裝配體導出為Parasolid 格式文件。

3、結束語

　　基于多學科設計優化平臺Isight，通過對Solid-Edge 和ANSYS 的二次開發，實現了仿真流程的自動化。綜合試驗設計、響應面近似模型以及智能優化算法，提出了一種機床結構CAD/CAE 集成優化方法。以某臥式加工中心Z 向進給系統為例，實現了滑座的尺寸優化，驗證了所提優化方法的可行性。

　　本文提出的CAD/CAE 集成系統的思想，可推廣到不同的CAD 和CAE 軟件環境，可廣泛用于多目標的工程優化問題。如何在此集成系統的基上搭建其他分析工具，做到最大限度地綜合利用各個分析工具的優勢以滿足對不同性能的預測和評估，在后續工作中有待進一步完善。