双主轴铣削加工中心立柱的静态动态分析及优化
为了满足国内对航空发动机机匣加工设备的 需求，研发了大功率、双主轴龙门式铣削加工中心。该加工中心具有立式和卧式两个加工主轴，分别位于 横梁和立柱上，由于采用龙门框架结构，该加工中心 具有很高的刚性［1］，不但满足了大功率强力铣削的要 求，而且其紧凑的结构极大地提高了航空发动机机匣 的加工效率。该机床的立柱不仅要承受来自横梁和立 轴的重力，还要承受卧轴的重力和铣削力的作用，因 此该立柱应具有较强的抗压、抗扭和抗振的能力，其 静动特性的优劣直接影响到整个机床的加工性 能［2 － 3］。采用传统经验设计的立柱，其结构尺寸和质量较大，易造成材料的浪费和成本的增加，需要对立 柱进行静、动态分析， 确定立柱薄弱部位和方向［4 － 5］，再对其进行优化。目前立柱的优化方法很多，例如通过对不同筋板布局进行类比择优的方法［6］，采用基于遗传算法的多目标优化方法［7］，以及采用拓扑优化与尺寸优化相结合的优化方法［8］等。
文中以双主轴铣削加工中心的立柱为研究对象， 对其进行了静力、模态和谐响应分析，确定立柱静、动刚度薄弱和不足之处; 根据分析结果，建立多目标优化模型，通过多目标遗传算法和灵敏度分析进行优 化设计，后根据大峰值响应情况确定了方案。
1 立柱有限元模型以及受力模型的建立
双主轴铣削加工中心采用立柱龙门式框架结构， 并设置立式、卧式两个切削主轴，如图 1 所示，文中研究的立柱上布置了卧式主轴，主轴功率为 39 kw 高转速为 4 500 r / min，立柱与滑鞍采用具有高刚度的滑动导轨连接。
1. 1 有限元模型的建立
使用 pro / e 建立立柱的三维模型，在保证求解精度的前提下对立柱进行简化处理。
将三维模型连接到 ansys work- bench ( awb) 中进行前处理，在立柱导轨上建立受力面。设置材料为 ht300， 密度为 7 350 kg / m3 ， 弹性模量为 130 gpa， 泊松比为0. 27。以立柱小特征尺寸为依据设置网格尺寸为 80 mm，立柱的底部、与床身连接处的边界条件设置
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