针对高速立式加工中心高加速度、高精度等特点,以某型号立式加工中心为研究对象,利用SolidWorks软件建立了其三维模型。考虑了结合面刚度的影响,通过Ansys Workbench软件对其进行静刚度仿真分析,得到3个方向的静刚度值。为了验证仿真结果的准确性,设计了静刚度测试实验,实验结果与仿真结果比较接近,X、Y、Z三个方向的误差分别为9.03%、2.07%、8.92%,误差均在10%以内,验证了有限元模型的正确性。

用Solid Works三维软件建立龙门式加工中心横梁结构的立体几何模型,其中横梁内部的筋板布置采用“O”型筋板,按照分析方案的设计,将三维模型导入到ANSYS Workbench中进行静力学分析以及模态分析,分别得到其静变形参数和前六阶模态振型;通过灵敏度分析得出最终设计变量,就是以横梁上下左右壁厚、中间O型筋板、后壁筋板、两边O型筋板厚度为设计输入变量;以横梁质量、横梁总变形、横梁一阶固有频率为设计输出变量,得到筋板最优尺寸参数。使其横梁结构总变形减少16.02%,1阶固有频率提高2.94%,质量减少129.9 kg,占比8.3%,实现了龙门式加工中心横梁结构的轻量化设计。