为了探索提高机床床身综合性能的新途径,采用钢纤维增强树脂混凝土材料代替铸铁床身,通过“HORSFIELD最密堆积理论”、“贝雷法”以及排水法等理论确定钢纤维树脂混凝土组分质量分数,以优化其综合性能,并测试复合材料强度和阻尼性能参数。以铸铁床身为比对原型,设计了同款的钢纤维树脂混凝土床身新结构,借助于有限元软件对两种材料的床身进行了静、动态特性及轻质性分析和计算,并进行对比。结果表明:与铸铁床身相比,钢纤维树脂混凝土床身质量降低17.78%,最大整体变形和最大等效应力分别降低23%和76.83%,前6阶固有频率均有提升,在X、Y、Z三个方向最大振动幅值分别降低85.96%、68.49%、50.30%。以响应面优化方法对钢纤维树脂混凝土床身进行优化设计,与原设计方案相比,在保证床身轻量化的同时,其静、动态特性均有不同程度改善。

为提高机床基础件静、动态性能和轻质性,以某数控车床斜床身为原型,初步设计玄武岩纤维树脂混凝土（Basalt fiber polymer concrete,BFPC）斜床身,分析典型工况下该床身的受力情况,并对两种床身的静态、动态特性和质量进行仿真分析和计算;对BFPC床身进行拓扑优化设计,根据拓扑优化设计结果和BFPC床身的制造工艺性,重构BFPC床身结构,以其减重孔尺寸参数为因素,以其前六阶模态的固有频率和质量为试验指标,进行单因素轮换试验研究,最终确定其数值;对优化后的BFPC床身的静、动态性能和轻质性进行仿真分析和计算,再与原型和优化前的BFPC床身的相应性能进行对比分析。结果表明,拓扑优化设计后的BFPC床身在静、动态性能和轻质性方面都明显优于后两种床身。