隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的突飛猛進(jìn),對(duì)于制造行業(yè)尤其是機(jī)床行業(yè)的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),而且設(shè)計(jì)周期長(zhǎng),缺乏有效的理論依據(jù)作為指導(dǎo)。本文將基于拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù),應(yīng)用機(jī)床典型支承件設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床關(guān)鍵支承件的結(jié)構(gòu)分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì),從而為后續(xù)的機(jī)床支承件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究提供參考依據(jù)。 本文的主要研究?jī)?nèi)容為： （1）建立立式加工中心立柱的力學(xué)模型,闡述典型工況切削力計(jì)算依據(jù),分析立柱在各種加工況下的載荷狀況以及不同位置工況的邊界條件,為立柱結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)條件。 （2）利用ANSYS軟件對(duì)立柱三個(gè)典型位置工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,分析計(jì)算結(jié)果,找出結(jié)構(gòu)中薄弱部位,為優(yōu)化提供依據(jù)。同時(shí)利用基于拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,對(duì)立式加工中心立柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),利用HyperMesh軟件對(duì)不同工況及優(yōu)化目標(biāo)下的立柱進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行有效的分析,建立立柱在不同目標(biāo)下的概念模型。 （3）利用基于OptiStruct的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,對(duì)立式加工中心立柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中,根據(jù)主傳力路徑與結(jié)構(gòu)分析結(jié)果,提出不同的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案,分析對(duì)比改進(jìn)方案,找出最優(yōu)方案。然后對(duì)立柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì),并將改進(jìn)結(jié)構(gòu)與原始結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)對(duì)比分析,改進(jìn)結(jié)構(gòu)較原結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕了7.30%,綜合變形減小了12.68%,一階固有頻率提高了10.13%，因此改進(jìn)設(shè)計(jì)取得了良好的優(yōu)化效果。 （4）總結(jié)歸納出機(jī)床典型支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程,通過(guò)對(duì)機(jī)床典型支承件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程,驗(yàn)證了此流程在機(jī)床支承件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的可應(yīng)用性。