钢-聚丙烯纤维增强人造花岗岩机床立柱结构设计及其性能仿真

摘要

为深入研究提高机床静、动态特性,提出采用钢-聚丙烯纤维增强人造花岗岩材料制作机床立柱.以某数控机床铸铁立柱为原型设计SPFG机床立柱结构,通过平行轴理论计算原型铸铁立柱与SPFG立柱的惯性矩,应用ANSYS Workbench软件分析原型铸铁立柱与SPFG立柱的静、动态特性,结果表明:相对于传统铸铁材料,SPFG材料机床静动态特性有显著提高.采用拓扑优化与尺寸优化方法对SPFG立柱进行两级综合优化,结果表明:相对于原型立柱,SPFG立柱质量减轻4.5％,最大应力减小72％,变形位移减小25％,一阶固有频率提升27％,抗弯刚度系数提升了 40％,在保证轻量化的前提下,SPFG立柱能显著提升机床立柱静动态特性.