曲令晋

(河南工业职业技术学院机电工程系，河南 南阳 473000)

0 引言

目前，大型数控落地铣镗床广泛应用于发电设备、航空航天、冶金、造船、铁路车辆等特种、重型设备的加工，是我国国防、重点项目建设的保障性基础装备。主轴箱是数控镗铣中心的核心部件之一，其主要用来支撑主轴及其传动部件，并传递切削过程中零件对机床的作用反力。主轴箱的内部结构差异较大，受力环境复杂，其动静态性能直接影响机床的加工精度，是机床设计中的重点［1］。

本文源于某机床制造企业产品升级项目。针对某型号落地数控镗铣床主轴箱的特点，建立了主轴箱参数化模型，基于设计变量对目标函数的不同影响度，利用灵敏度分析的思想，缩小了设计域，并对主轴箱进行了多参数优化设计。经过计算分析:该型主轴箱的动、静态性能均有明显改善，箱体结果布局更加合理，整体质量下降。为箱体类零件的设计提供了思路，提高了设计效率，缩短了产品研发周期。

1 灵敏度的定义

研究灵敏度是为了在复杂模型、多变量的情况下，了解各个变量对目标模型的影响，以灵敏度的形式对变量进行合理评价，从而能够确保目标模型的可靠性的基础上，快速确定设计中的主要目标［2］。

从数学意义上，灵敏度可理解为设计目标对结构参数的变化梯度。函数F(xi)可导，其一阶灵敏度可表示为［3］:

式中:F(xi)——结构性能参数;

xj——结构设计参数。

2 计算模型的建立

该型号落地数控镗铣床的机械部分由床身、滑座、立柱、主轴箱、滑枕等机构组成。……