[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

摘要

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。 1

主权项

1.一种数控铣床底座优化设计方法，其特点在于，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(200)，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；模态测试的模态阶次为10；

步骤S80，将底座模态试验结果与有限元模拟结果进行比较。

2.根据权利要求1所述的数控铣床底座优化设计方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求1所述的数控铣床底座优化设计方法，其特征在于，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。

4.根据权利要求1所述的数控铣床底座优化设计方法，其特征在于，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(322)合成一个大的窗格(323)。

5.根据权利要求1所述的数控铣床底座优化设计方法，其特征在于，依据步骤S80的比较结果，修改设计变量，生成新的优化模型，再次进行优化设计，进行模态试验结果与有限元模拟结果比较。

6.一种采用如权利要求1至5中任一项所述的优化设计方法设计的底座，其特点在于，包括基座(310)、工作台(320)和设置在所述基座(310)两侧的两支撑板(330)；所述工作台(320)设置在所述基座(310)上方；所述小的窗格(322)均匀分布在所述基座(310)的底部。

7.根据权利要求6所述的优化设计的底座，其特征在于，所述大的窗格(323)的内腔的深度小于所述小的窗格(322)的内腔的深度。

8.根据权利要求7所述的优化设计的底座，其特征在于，根所述大的窗格(323)的内腔的深度与所述小的窗格(322)的内腔的深度比为1:1.25。

9.根据权利要求7所述的优化设计的底座，其特征在于，所述支撑板(330)上均匀分布有若干个肋板(332)；所述肋板(332)的一端均抵挡在所述支撑板(330)的挡板(333)上，所述肋板(332)的另一端均抵挡在所述基座(310)的侧壁上。

10.根据权利要求9所述的优化设计的底座，其特征在于，所述支撑板(330)上还设置有若干个支撑板窗格(331)；所述支撑板窗格(331)位于相邻两个肋板(332)之间。