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床身是立式加工中心重要的支撐元件，重量占據(jù)立式加工中心總重量的20% ~ 30%，其地位可見(jiàn)一般，床身結(jié)構(gòu)特性的好壞直接影響到加工中心的加工質(zhì)量和加工精度，因此，如何控制好床身的結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性是設(shè)計(jì)人員面臨的主要技術(shù)難題之一^[1]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的科研工作者對(duì)床身的振動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化做了不少的研究與嘗試。徐燕申等運(yùn)用元結(jié)構(gòu)的方法對(duì)床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化做了有益的嘗試^[a ;L. Kroll等研宄了床身質(zhì)量對(duì)加工中心能效的影響^[3];湯文成等研宄了床身筋板的布局對(duì)加工中心剛度的影響^[4]，提出了幾種優(yōu)化方案；陳葉林等利用遺傳算法對(duì)床身橫隔板的間距做了優(yōu)化，提高了床身的振動(dòng)特性^[5]。這些科研人員的工作均為床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了很好的指導(dǎo)，但上述研允均以床身局部結(jié)構(gòu)或單個(gè)性能作為優(yōu)化目標(biāo)，并沒(méi)有對(duì)床身的綜合性能做系統(tǒng)性的優(yōu)化。 ^{[1] [2]}

本文以YL1060立式加：1:屮心床身為研宂對(duì)象，運(yùn)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)分別對(duì)床分進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)分析、靈敏度分析及設(shè)計(jì)尺寸優(yōu)化取值，在滿(mǎn)足強(qiáng)度的前提下，減輕了床身的重量，動(dòng)靜態(tài)性能也得到不同程度的提高。較大程度的節(jié)省了加工中心制造過(guò)程中的材料消耗，降低了生產(chǎn)成本，縮短了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。

1述立床身打限兒模型

1.1床身模型簡(jiǎn)化

VL1060立式加工中心床&模M結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，冇大量細(xì)小的螺栓孔、倒角、圓角等。如果對(duì)床身模型不做簡(jiǎn)化，網(wǎng)格劃分時(shí)在小孔、倒圓角等處會(huì)出現(xiàn)許多細(xì)小的甚至畸變的網(wǎng)格，加大了計(jì)算的復(fù)雜度和時(shí)間^[6]。因此必須對(duì)床身做適當(dāng)的簡(jiǎn)化，具體的方法是:①去除細(xì)小的螺栓孔;②忽略不影響整體結(jié)構(gòu)的倒角、圓角。簡(jiǎn)化后的床身結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2

按照工程要求，床身的材料設(shè)置為灰鑄鐵，由于床身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此采用四面體網(wǎng)格劃分^[7^]。在A\—SYS Wnrkbenrh輸入相關(guān)物現(xiàn)考數(shù)后迸行網(wǎng)格劃分，得到模型的單元數(shù)為253951,節(jié)點(diǎn)數(shù)為456519,床身的網(wǎng)格劃分模型如圖2所示。

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結(jié)束語(yǔ)：

本文通過(guò)對(duì)VL1060立式加工中心床身的有

[1] 刀具磨損限元分析，得到了床身的位移云圖、應(yīng)力云圖、前6階振型和固有頻率，找出床身的薄弱環(huán)節(jié)，為床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

(2) 通過(guò)對(duì)床身的筋板厚度與壁厚進(jìn)行靈敏度分析，研究了設(shè)計(jì)尺寸對(duì)床身質(zhì)量、變形，1階固有頻率的影響程度，對(duì)影響程度較大的設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行了重點(diǎn)優(yōu)化，改進(jìn)了床身的結(jié)構(gòu)。

(3) 比較床身優(yōu)化前后的結(jié)構(gòu)特性，減輕了床身的重量，剛度和1階固有頻率均有所提高，優(yōu)化效果明顯，并可推廣到加工中心的其它部件中，為加工中心的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的理論基礎(chǔ)。