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机床床身结构综合优化设计技术_宋宇
机床床身结构综合优化设计技术＊* 宋 宇 丁晓红 张 横 ( 上海理工大学机械工程学院，上海 200093) 摘 要: 针对目前常用的内部布置加筋板的箱型床身结构，提出一种同时考虑床身结构的动静态刚度和经 济性的综合优化技术。由于床身结构的动静态刚度和质量与支撑垫铁的位置、内部加强筋板布局 以及各构件的厚度尺寸有关，提出的综合优化设计技术包括以下 3 个层次: 首先以结构的最大静动 态刚度最优为设计目标，对床身结构的垫铁位置进行优化; 其次在多工况情况下，以结构的最大静 态刚度最优为设计目标，对床身结构的内部加筋板布局进行优化; 最后以结构质量最小，以结构的 动静态刚度为约束条件，对构件的尺寸进行优化。优化结构表明，采用提出的设计方法，在床身结 构质量减小 24． 48%的情况下，结构的一阶固有频率提高 7． 83%，结构的导轨静变形有所变差，中 ， ， ， 间段偏离零线 0． 5 μm 左右 但并不影响加工精度 可通过预修正来抵消变形 说明了提出的设计方 法的有效性。 关键词: 机床床身; 动静态性能; 轻量化; 拓扑优化; 尺寸优化 中图分类号: TH122 文献标识码: A Comprehensive optimization technique for machine tool bed structure ， ， SONG Yu DING Xiaohong ZHANG Heng ( ， ， ， ) School of Mechanical Engineering University of Shanghai for Science and Technology Shanghai 200093 CHN : ， Abstract Take a typical type of box bed structure which contains stiffener as an example a comprehensive optimi- zation process will be established to take both static and dynamic stiffness and economy into considera- ， tion． Due to the fact that the static and dynamic stiffness is related to location of pad irons layout of ， stiffeners and thickness of components the comprehensive optimization process includes three different
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