张国萍，蔡家斌

(贵州大学机械学院，贵州贵阳550025)

数控机床向高速度、高精度、高效率的方向发展。作为机床的关键零部件，必然要求机床床身具有较高的静、动态特性和较轻的质量。近年来很多学者对机床床身进行了大量的静、动态特性分析和结构改进。如陈新等人［1］用有限元方法对磨床机构进行动态分析，探讨了筋板布局形式对动态特性的影响;黄世霖等［2］利用频率灵敏度分析方法对铣床床身结构进行动态优化分析。但对大型数控龙门铣床床身进行轻量化设计和研究较为少见。文中在原床身模型的静、动态特性分析的基础上，应用ANSYS Design Explorer优化设计模块，对床身筋板厚度、砂孔形状大小进行优化分析，以期实现在确保原床身结构强度和刚度不变的前提下，得出使床身质量最轻的设计方案。

1 某大型数控铣床床身的优化设计

1.1 ANSYS Design Exploration 优化设计理论［3］

Design Exploration作为快速优化工具，实际上是通过设计点的参数来研究输出和导出参数的，由于设计点是有限的，因此也可以通过有限的设计点拟合成响应曲面 (或线)来研究。优化方法包括以下几项:

(1)目标驱动优化。它是一种目标优化技术，是从一组给定的样本 (设计点)中得出最佳设计点。

(2)相关参数优化。用于得到输入参数的敏感性，也就是说可以得到某一输入参数对相应曲面的影响究竟有多大。

(3)响应曲面优化。主要用于直观观察输入参数的影响，通过图表形式能够动态显示输入与输出参数之间的关系。……