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1 引言
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高檔數(shù)控機(jī)床正向高速度、高精 度、高效率、復(fù)合化方向發(fā)展。 床身是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵基礎(chǔ)支撐件，而且床身的結(jié)構(gòu)尺寸及重量較大，其本身的靜動(dòng)剛度、抗震性以及熱穩(wěn)定性直接影響到整機(jī)的工作性能[1-2]。所以對(duì)床身尺寸優(yōu)化能很好的節(jié)省材料，進(jìn)而提高床身的使用性能，會(huì)給機(jī)床廠家?guī)?lái) 可觀的經(jīng)濟(jì)效益。但是由于床身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此考慮以構(gòu)成機(jī)床床 身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)，引入元結(jié)構(gòu)的基本概念來(lái)對(duì)床身尺寸進(jìn)行 優(yōu)化，其中元結(jié)構(gòu)的基本思想就是把機(jī)床床身組成的形體進(jìn)行分解，終可以分解得到一些基本的單元結(jié)構(gòu)[3-4]。文獻(xiàn)[5]在理論模型基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)床床身進(jìn)行靜力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析；文獻(xiàn)[6]從加工工藝角度對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)性能分析，尤其與機(jī)床連接部分對(duì)結(jié)構(gòu)影響分析，具有一定研究意義；文獻(xiàn)[7-8]考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)對(duì)整機(jī)動(dòng)態(tài)特性影響進(jìn)行有效分析，采用有限元方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外床身結(jié)構(gòu)將直 接影響床身幾何精度，比如床身本身結(jié)構(gòu)及性能，床身安裝牢固；床 頭箱與床身連接，臥式機(jī)床尾座與床身連接、床身上導(dǎo)軌幾何精度及與滑鞍運(yùn)動(dòng)精度關(guān)系，及其保持性等等[9-10]。
2 典型筋格結(jié)構(gòu)的選擇及類型
加工中心機(jī)床床身內(nèi)部筋格單元結(jié)構(gòu)尺寸有大有小，位置 有高有低，筋格壁板有厚有薄，對(duì)機(jī)床每一筋格進(jìn)行尺寸優(yōu)化顯 然不現(xiàn)實(shí)，因此，對(duì)筋格進(jìn)行分類和把具有典型代表結(jié)構(gòu)的筋格 篩選出來(lái)顯得非常必要。將床身內(nèi)數(shù)量大、出砂孔布置類型相同（X、Y 方向出砂孔呈圓形，Z 方向出砂孔呈方形）的六面體六出砂孔筋格單元看作是典型筋格結(jié)構(gòu)。這類典型筋格結(jié)構(gòu)形狀規(guī)則， 數(shù)量大，分析計(jì)算容易，其機(jī)械性能可以代表床身大部分筋格的機(jī)械性能，是理想的尺寸結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)象。床身內(nèi)部筋格數(shù)量眾多、 尺寸各異、位置不同。為了之后進(jìn)行類別劃分，我們要對(duì)眾多筋格進(jìn)行筋格編號(hào)。參考筋格編號(hào)，如圖 1 所示。