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一、机床床身标准：GB9439—88
二、床身的特点：
(1)耐磨性与消震性好。由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油，所以耐磨性好。同样，由于石墨的存在的消震性优于钢。
(2)工艺性能好。由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故熔点比较低，流动性良好，收缩率小，因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口铸铁的可切削加工性优于钢。本厂还生产机床床身，大型铸件，立车铸件等各种大型铸件产品。
数控铣床床身铸件的优化数控铣床是由主轴箱、立柱、床身、导轨、工作台组成的立式铣床，主轴箱与立柱通过固定于立柱竖直方向上的导轨相联，主轴箱可以通过竖直丝杆沿导轨在竖直方向上下移动，立柱与床身采用螺栓联接。床身上安装有水平方向上的导轨，在水平导轨上有与其方向垂直的另一水平导轨。两水平导轨可以使工作台在水平面上沿X、Y方向移动，机床床身可直接放置于地面上或通过地脚螺钉固定在地面上。整机总重量为1.66吨。
一、床身结构存在的主要问题
铣床床身模态在对其用地脚螺钉固定时具有较好的动态性能，比对床身底面垫铁支撑的状态下低阶固有频率有了明显的提高，铣床床身的局部刚度较差及局部结构不合理导致局部振型的出现，其第五阶固有频率与齿轮的啮合频率相近，当结构调速到该频率时会产生振动，床身结构的振型显示出床身局部刚度存在薄弱环节，尤其是前侧面、床身顶面四周与侧面联接处由于局部壁厚过小及床身后面由于开口槽导致局部刚度较小，这三处结构有待于改善。
二、床身优化的主要目标
通过对铣床床身局部结构的改变，提高局部结构的刚度，使局部振型转化为整体振型，在结构改变的同时，改变床身结构的周有频率，使其低阶固有频率偏离齿轮的啮合频率，防止产生共振，改善床身动力特性。
三、床身结构优化的主要途径与方法
从床身机床铸件的振型及固有频率分析，床身的顶面与侧面联接处、前侧面、后侧面开口槽处均为薄弱环节，因此这三处尺寸的变化是提高刚度的主要途径，但由于在前十阶固有频率中有些频率与啮合频率相近，易产生共振，所以应考虑适当改变这三处的厚度，并使其固有频率避开啮合频率。适当搭配这三处尺寸增量是达到优化目标的关键。
1、分析床身的顶面与侧面联接处、前侧面、后侧面开口槽处厚度变化对各阶固有频率的敏感性。
分别对床身的顶面与侧面联接处、前侧面、后侧面开口槽处三个部位加厚2mm，计算三个部位的尺寸增大对床身固有频率变化的敏感性，每个部位对各阶的固有频率影响程度均不同，前侧面厚度增大对第五阶、第六阶的固有频率的影响较大，对其余各阶的固有频率影响均较小：顶面与侧面联接处的厚度增大对床身的第八阶固有频率的影响最大，对第三阶、第六阶、第七阶的固有频率影响较大；而后侧面开口槽处厚度的增大对各阶固有频率影响均较小，其变化对第九阶的固有频率的影响最大。
2、分析啮合频率分布特点及固有频率调整空间。
从原设计的前十阶固有频率值与减速箱齿轮的啮合频率分布对照可以看出，随着三个部位尺寸的变化，床身机床铸件的固有频率均增大，床身的二阶、三阶、四阶、六阶、七阶、八阶、十阶固有频率在尺寸变化不大的情况下，不至于产生共振，第五阶(585HZ)固有频率值应增大以避开啮合频率(585HZ)，而第九阶的固有频率值(739.85Hz)随着尺寸的增大会与啮合频率相近，应调整以超过啮合频率(746Hz)，第一阶固有频率(160.5Hz)随着尺寸的增大会与啮合频率(166.75Hz)相近，宜小幅度增大使其值低于161Hz或增大以超过啮合频率。第八阶固有频率(658.5Hz)随尺寸增大而固有频率增大应低于啮合频率(677.5Hz)。
加厚后床身的各阶固有频率有不同程度的提高，床身的动态性能有了一定的提高，其中第五阶及第六阶的固有频率增幅较大，前十阶的固有频率均避开齿轮啮合频率，有效防止了因齿轮啮合而产生的共振；从改进后结构的振型可以看出，各阶的振幅有一定程度的减小，表明床身的刚度得到了较大程度的提高。
从床身结构改进采用了基于动态特性分析的优化设计，在探索了尺寸变化对结构固有频率敏感性的基础上，有针对性地改善了结构的动态性能，取得了很好的优化设计效果，同时也避免了利用参数化设计对模态参数计算耗费大量机时的优化过程，是很好的优化方法。
主轴箱、立柱、整机结构设计的大部分区域的安全系数均较大，这类大型机床铸件强度能满足危险工况下加工的要求，结构还具有较大的潜力，其刚度能保证数控铣床在最危险工况下获得足够的零件加工精度，同时主轴箱和立柱结构均呈现出应力和位移分布的不均匀的现象；可以对主轴箱体和立柱结构进行进一步的优化设计以合理而义经济地利用材料，整机结构总体上能满足强度耍求，加工大件时在X方向上变形略偏大，不适合加工大件。
主轴箱的动态性能较好，但结构存在刚度不均的现象，其某些固有频率与齿轮的啮合频率相近，当结构调速到该频率时会产生振动；床身模态在对其螺钉固定时具有较好的动态性能，宜对床身螺钉固定，铣床床身的局部刚度较差及局部结构不合理导致局部振型的出现，其第五阶固有频率与齿轮的啮合频率相近，当结构调速到该频率时会产生振动，床身结构动态性能有待于改善。
运用了参数化优化设计与动力改进两种优化设计相结合的方法对结构进行了优化设计与改进。在综合评价了主轴箱和床身结构的基础上，对主轴箱结构进行参数化建模，以减轻重量为目标，以满足结构的强度和刚度为前提进行了优化设计，合理分布了结构的应力，减轻了结构的重量并通过进一步改进设计，使其低阶固有频率与原设计相近，保持良好的动态性能。
泊头市东建铸造有限责任公司(http://www.dongjianzhuzao.com)是一家多年从事重型铸件生产加工的大型企业，公司目前主营各种规格球铁铸件、灰铁铸件和合金铸件等，产品囊括阀门铸件、机床铸件、异型铸件，也可根据客户图纸进行定制生产。
