三轴重叠立式加工中心结构优化研究

Structural optimization of triaxial overlapping vertical machining centers

依据某款立式加工中心三轴重叠的新型结构配置所面临的整机动、静态刚度需提高等问题,建立考虑滚动导轨接合特性的整机有限元模型,并对加工中心进行动、静态分析。在保证机床强度和不改变加工中心轮廓的前提下,基于筋板结构元的尺寸参数对加工中心动、静刚度的相关性和灵敏度进行分析,选取对整机刚度性能影响较大的尺寸进行优化,得出最优尺寸方案。该优化方法较合理的处理了导轨接合面的非线性特征,提高了整机动静态刚度的计算精度,采用该方法优化后,整机质量仅增加了0.2%,静刚度提升了19.3%,1阶模态的固有频率增加了11.6%,以及其振动幅值减小77.01mm,为数控机床支撑件在结构优化设计阶段提供了一种新的参考方法。