摘要：数控机床主轴的结构特性对其加工精度具有重要影响。根据自行设计的微型数控车床的主轴结构特征,应用有限元分析软件ANSYS Workbench对其主轴进行了动静态性能分析。通过对微型数控车床主轴的静力分析、疲劳分析的和模态分析,得到其动静态特性参数。在静态特性分析中将轴承约束等效为刚性约束,在模态分析中将轴承约束等效为弹簧单元的弹性约束,求主轴约束模态,进而求其临界转速。求得主轴动静态特性参数均在合理的范围内,验证了主轴设计的合理性,为后续进行微型数控车床整机的动静态特性研究与优化设计奠定了基础。

摘要：针对数控机床的轻量化设计要求,提出了一种基于网格变形、响应面模型和多岛遗传算法集成的机床床身轻量化优化设计方法。将网格变形技术和基于响应面模型的优化技术相结合,开发了基于VC++的软件模块,将有限元模型转化为能够进行网格变形的动态分析模型。采用优化拉丁方对设计空间进行采样,获取相关变量的灵敏度,剔除低灵敏度变量后,拟合高精度二阶响应面模型。以多工况下床身导轨最大变形、首阶固有频率和床身体积作为评价指标,在保持动静态特性基本稳定的条件下,采用多岛遗传算法对近似模型进行轻量化优化设计。优化设计实例结果对比分析表明,所提出的优化方法可使某型精密卧式加工中心床身的质量减轻7.5%,取得了较好的优化设计效果。