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現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)加工機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能提出了越來(lái)越高的要求，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方面都開展了大量的研究。以加工中心進(jìn)給系統(tǒng)及工作臺(tái)為研究對(duì)象，建立了進(jìn)給系統(tǒng)的有限元模型，利用ANSYSWorkbench軟件進(jìn)行了分析，以提高工作臺(tái)的固有頻率為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行了工作臺(tái)的尺寸優(yōu)化[1]。在高速臥式加工中心動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，通過動(dòng)態(tài)測(cè)試的方法獲得導(dǎo)軌結(jié)合面的特性參數(shù)并將其應(yīng)用到數(shù)字仿真模型中，提高了模型的精度；在加工中心的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，對(duì)主要部件的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，提高了加工中心的靜動(dòng)態(tài)特性[2]。以高速立式加工中心滑座為研究對(duì)象，以輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)對(duì)原模型進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)滑座進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析，通過對(duì)輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)的滑座的拓補(bǔ)優(yōu)化后提高了滑座動(dòng)態(tài)性能[3]。

本文大型臥式加工中心滑座為研究對(duì)象，一方面，滑座作為工作臺(tái)的支承件和伺服進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件，其受力變形直接影響工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)進(jìn)給和直線進(jìn)給精度，進(jìn)而影響機(jī)床的加工精度及穩(wěn)定性[4-6]；另一方面，工作臺(tái)滑座采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),缺乏相關(guān)動(dòng)態(tài)特性分析的支撐，所以存在振動(dòng)、結(jié)構(gòu)分布不合理等問題，因此有必要對(duì)臥式加工中心滑座進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先建立滑座的三維模型，利用有限元軟件*陜西省*項(xiàng)目編號(hào)：16JK1051寶雞文理學(xué)院項(xiàng)目編號(hào)：ZK15030ANSYSWorkbench對(duì)滑座結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)分析，并根據(jù)分析結(jié)果完成滑座結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

1 靜力分析

1.1有限元模型的建立

臥式加工中心工作臺(tái)滑座是支撐工作臺(tái)的大件，滑座中間布置有傳動(dòng)裝置、夾緊裝置、軸承等結(jié)構(gòu)，本課題研究的滑座與工作臺(tái)之間，通過錐銷油缸夾緊裝置連接，可以認(rèn)為是剛性連接，工作臺(tái)滑座采用高強(qiáng)度灰鑄鐵HT250鑄造而成，零件自重753kg，布筋型式為環(huán)形布筋，中間有輻射狀的橫筋布置，筋板厚度為25mm，導(dǎo)軌支撐面厚度50mm，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。取彈性模量1.30GPa，泊松比0.25，采用自由劃分網(wǎng)格，劃分后節(jié)點(diǎn)總數(shù)為162321，單元總數(shù)為86001，網(wǎng)格生成如圖2所示。