机床箱体有限元分析与轻量化设计

摘要

为实现机床箱体结构的轻量化,在综合考虑机床刚度情况下,提出了基于有限元模拟与灵敏度分析相结合的结构轻量化方法.考虑到简化模型有利于提高有限元计算效率,该方法首先基于不同有限元仿真模拟的结果,逐步简化机床箱体有限元模型,然后通过灵敏度分析获得自变量对目标重量的影响百分比,筛选出合适的优化变量;最后以轻量化为目标建立数学模型,并经过有限元迭代计算获得最优解.以机床的床头箱为例,在保证床头箱满足设计准则的前提下,对其进行轻量化设计并获得较大的减重,说明该方法对工程应用具有一定的指导意义.