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臥式加工中心床身結構特性分析及輕量化設計 *
閱讀：160 發布時間：2020-8-10床身是機床的重要組成部分，機床的眾多重要部件都是以床身為載體進行安裝的。因而，作為基礎件的床身必須具有高剛度和良好的抗振性。在傳統的設計中，床 身 在 滿 足 設 計 要 求 時，質量往往是偏大的，這 無疑會造成材料的浪費。因此，如何在盡量不改變床身原有的靜動態特性的基礎上，合理地優化床身的內部尺寸，實現床身的輕量化，是值得研究的問題。
對于床身的優化設計，研究人員進行了大量的研究。［1］運用有限元分析方法，在床身結構動態特性靈敏度分析的基礎上，對其結構與動態性能進行優化，在保證良好動態性能的同時，減輕了床身質量。［2］根據磨床床身結構分析的結果，提出改進 方 法，并對改進后的床身進行拓撲優化，實 現 了 高剛 度、輕質量的床身優化設計。陳 葉 林 等［3］基于 尺 寸優化及拓撲優化技術對機床床身內部筋板的結構、布局及墊鐵位置進行優化，減 小 了 床 身 的 質 量，提 高 了床 身 的 剛 度。［4］以筋板和底部出砂孔的尺寸為設 計 參 數，以 床 身 質 量、1階固有頻率為優化目標對床 身 進 行 了 優 化。優 化 后，床身的大振幅值大幅下降。
在對床身進行優化時，多數研究人員以大變形、大應力、第1階固有頻率為約束條件，但這并不能保證優化后1階固有頻率之后的其他階固有頻率值均高于 優 化 前 的 值，因 此，文中以大變形、 大 應 力 和 前4階固有頻率保持不變為約束條件，以床身壁厚和筋板縱向、橫向厚度為設計參數，床身小為優化目標，建立數學模型求解計算，得到優化后的壁厚與筋板尺寸。后，對優化后的模型進行有限元分析，將優化前后床身特性及質量進行對比。