周　浩，丁晓红，张　横

(上海理工大学 机械工程学院，上海 200093)



基于OptiStruct的床身结构尺寸优化策略研究

周浩，丁晓红，张横

(上海理工大学 机械工程学院，上海 200093)

针对传统设计方法设计的床身结构笨重的问题，以某型数控外圆磨床床身为例，在轻量化设计过程中提出一种尺寸优化策略，运用OptiStruct软件对床身结构的垫铁位置进行优化设计，在基于灵敏度分析对床身结构进行尺寸优化设计。优化结果表明，优化后床身的第一阶固有频率提高5.74%，重量减轻7.15%，验证了该尺寸优化策略在床身结构轻量化设计中的可行性及有效性。

机床床身；垫铁位置优化；灵敏度分析；尺寸优化

磨床床身是磨床的重要支撑部件，其起着支撑工作台、砂轮架、头架和尾架等关键部件的作用，其结构特性直接影响机床的加工精度、精度稳定性和生产效率，因此如何控制床身的结构静动态特性是磨床设计的主要问题之一[1-2]。磨床床身结构是典型的支撑箱型结构，床身内部加强筋与外壁厚度参数选取多数采用经验设计，由于追求其高安全系数，设计过于保守，使得磨床床身结构重量大、消耗材料多，无法满足高端机床高精度、高效率和低能耗的设计要求，因此对机床床身进行轻量化设计研究具有重要意义，优良的机床结构设计可使用户获得良好的机械性能和更大的经济优势[3-5]。

传统的床身设计大多数采用静态力学的简化计算和经验设计为基础的常规方法，尽管该设计方法经过实践证明有一定的可靠性，但存在设计周期长、设计过于保守等弊端，随着计算机的发展，有限元法逐渐广泛用于工程领域，实现了计算机和有限元理论的结合，大幅提高了工程领域结构设计的效率和质量。……