基于拓扑优化的加工中心十字滑台结构设计

宫玉林¹，马雅丽¹，赵宏安²，王德伦¹

1. 大连理工大学机械工程学院2. 大连机床(数控)股份有限公司数控机床研究所

摘 要：基于零件结构静态和动态性能及轻量化的总体设计目标,利用结构拓扑优化方法完成了立式加工中心十字滑台的结构设计,解决了零件结构静、动刚度不足问题及质量过重导致的机床加速性能不良等问题。首先,详细分析了十字滑台的工况。其次,针对同时满足十字滑台具有良好的静动态性能并减轻其质量的设计需求,采用结构的柔度最小和基频最大为目标函数以及体积比为约束的多目标、多工况的结构拓扑优化方法,进行了十字滑台的结构拓扑优化设计,获得了其结构构型。最后,分析并对比了十字滑台新结构和原有结构的刚度、固有频率、质量及机床加速性能,验证了新结构具有良好的性能。

关键词：十字滑台;拓扑优化;结构设计;加速性能;刚度;固有频率;