汤伟莉，陈永亮，刘立业

（天津大学机械工程学院，天津 300354）

机床的刚度对其加工性能的影响很大。在过去几十年中，许多研究人员通过理论分析、数值模拟和实验测试等方法分析了机床的刚度。例如：Huang等［1］提出用混合建模法来分析单个模块对机床刚度的影响，解决了传统单模块分析法中因载荷的等效转换、节点力的不均匀分布而引发的局部效应问题；钟伟弘等［2］基于混合建模法识别了功能不独立的复杂机械产品的薄弱模块，运用灵敏度分析法找到了对其性能影响最大的参数，并通过结构优化提高了其刚度和精度；于长亮等［3］基于混合建模法辨识得到不同激振频率下机床的薄弱模块，明确了优化目标，提高了优化效率。但是，这种将待识别模块材料的弹性模量设为无穷大，而其他模块材料的弹性模量为实际值的混合建模法会因不同模块的弹性模量相差较大而引发模块结合面处网格划分错误等问题，从而导致分析无法进行。因此，刘启伟等［4-5］提出了机床串联结构刚度场概念，通过对机床进行有限元分析，得到机床的柔度曲线，根据曲线的拐点确定机床的薄弱模块；杨俊杰等［6］基于串联结构刚度场理论，对复杂工况下机床刚度的变化情况进行分析，并通过构建机床同一串联结构的有限元分析模型来识别其薄弱模块。综上，串联结构刚度场理论能够解决采用混合建模法时易出现的问题，但采用该理论时须将机床主轴端的载荷等效转换到待分析模块上，转换过程比较繁琐。……