[发明专利]一种数控铣床底座优化设计方法及优化设计的底座

说明书

本发明公开了一种数控铣床底座优化设计方法及优化设计的底座，方法包括：建立优化前铣床底座模型；将建立的底座模型导入有限元分析软件进行静力分析；对优化前模型进行网格划分，选取若干个实体单元进行有限元分析；在模型中心放置载荷体，将模型底面的螺栓孔设为固定约束，分析获得总应力云图；对模型进行优化设计；保持底座原有的边界条件、载荷值和加载方式不变，对底座进行模态分析及静力分析；采用单点激励多点拾振的锤击法进行模态试验，通过固定激振锤激励位置及移动传感器的位置来拾取机床底座的振动；将底座模态试验结果与有限元模拟结果进行比较。本发明可确保数控铣床在工作转速范围内不致发生共振，避免因振动而影响加工精度。

技术领域

本发明涉及数控铣床底座优化设计技术领域，具体涉及一种数控铣床底座优化设计方法及优化设计的底座。

背景技术

目前机床制造技术快速发展，机床整体加工性能一般体现在三方面，分别是高精度，高速度和高可靠性。所以提高机床整体加工性能至关重要，数控铣床的静动态刚度的高低直接影响铣床的加工精度和寿命。在传统设计方法阶段，只有通过试制样机及动态特性测试，才能知道所设计产品的动态性能，虽然我国在世界上是机床产量最多的国家，但是由于设计方法比较落后，生产出的机床很难满足高效、高精度等加工要求，在工作转速范围内容易发生共振，因振动而影响加工精度的问题经常发生，因此，如何把动态优化设计方法应用到数控铣床上，设计、优化出适合我国国内用户需求的铣床，不仅在经济上具有重大意义，同时对我国国防工业的发展也具有深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种可以解决工作转速范围内容易发生共振，因振动而影响加工精度的数控铣床底座优化设计方法及优化设计的底座。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数控铣床底座优化设计方法，包括：

步骤S10，建立优化前铣床底座模型；

步骤S20，将步骤S10中建立的底座模型导入有限元分析软件，对优化前模型进行静力分析，获得X、Y及Z方向的静刚度；

步骤S30，对优化前模型进行网格划分，选取若干个实体单元进行有限元分析；

步骤S40，在模型中心放置载荷体，将模型底面的螺栓孔设为固定约束，进行分析，获得总应力云图；

步骤S50，依据步骤S40的分析，对模型进行优化设计；

步骤S60，保持底座原有的边界条件、载荷值和加载方式不变，对底座进行模态分析及静力分析，所述实体单元体通过十个节点来定义；

步骤S70，模态测试，采用单点激励多点拾振的锤击法进行试验，通过固定激振锤激励位置及移动传感器的位置来拾取机床底座的振动；

步骤S80，将底座模态试验结果与有限元模拟结果进行比较。

进一步的，步骤S10中，铣床底座建模是利用ansys参数化建模或三维建模软件行建模。

进一步的，步骤S30中，所述实体单元体通过若干个节点来定义，每个节点沿着X、Y、Z方向有3个平移的自由度。

进一步的，步骤S50中，所述对模型进行优化设计的步骤包括：

步骤S51，在底座底部的中心周围增加若干个位移约束；

步骤S52，减薄底座四周的材料；

步骤S53，将底座角落处的四个小的窗格合成一个大的窗格。

进一步的，在步骤S70中，模态测试的模态阶次为10。

进一步的，在步骤S70中，测点位置为36个。