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1、基于轻质多孔结构的机床工作台性能研究摘要：文中将轻质多孔结构应用到DVG850高速加工中心的工作台结构中，设计出的新型多孔结构工作台比原工作台的总质量减少了16.894Kg；通过对工作台的静、动态分析得出：多孔结构工作台的最大变形量比原结构减少了20.54%,前6阶固有频率比原结构平均提高86.97Hz,绘大提高22.17%，并给出了主要设计参数(正方形单体壁厚5、边长L)对工作台的最大静变形和总质量的影响Illi线，为其进一步的设计与研究提供理论参考。关键词：轻质多孔结构，机床工作台，静力学分析，模态分析，设计参数中图分类号：TH16文献标识码
2、：AThemachineworktableperformancestudybasedonlightporousstructureAbstract：LightporousstructureisappliedtoDVG850highspeedmachiningcenterworktablestructure,thetotalmassofthedesignedporousstmctureworktablereduced16.894Kgthantheoriginalworktable.Throughstaticanddynamicanalysisofth
3、eworktabicconcludedthat:maximumdeformationoftheporousstructureworktabicdecreased20.54%thantheoriginalstructure,firstsixnaturalfrequenciesimprovedonanaverageof86.97Hzthantheoriginalstructure,themaximumreached22.17%,andgivedthemaindesignparameters(squareunitwallthicknesssidelen
4、gthL)influencecurveoftheworktableofthebiggeststaticdeformationandtotalmass,inordertoprovidetheoreticalreferenceforthefiirtherdesignandresearch.Keywords：lightporousstructure；machinetabic；staticanalysis；modalanslysis；designparameters壁厚8=3mm,边长L=53mm,最终设计出的多孔结构工作台，如图2所示。在进行建模时，考
5、虑到一些细小特征对工作台的整体性能影响很小，根据圣维南原理，对其局部特征如倒角、螺钉孔、凸台等进行了简化⑶。1引言轻质多孔材料是应能源环境等的要求发展起來的i种材料体系，要求在满足结构性能的条件下减轻其重量，或者在特定的用量前提下充分发挥材料的性能优点⑴。方形多孔结构作为一种特殊的轻质多孔材料结构，是集质轻、高的结构性能与物理性能于i体的新型结构，被广泛应用在建筑、航空、机械等工程领域。图1原加強筋工作台现代制造业的发展促使高精度、高速化成为机床发展的主要方向z—。高速机床在人加速度下要保证高精度就必须要求其各部件具有质量轻、高刚度等特点⑵。工作
6、台作为高速立式加工中心的重要基础部件，减轻其质量，提高其刚度、抗振性等对机床整体来说十分必要。正方形多孔结构的质轻、高比刚度比强度特点为机床工作台的设计提供了新的思路。2工作台的实体建模图2多孔结构丄作台3静力学分析3.1有限元建模本文以DVG850高速立式加工屮心为对彖，根据其工作台的实际尺寸，利用Pro/e软件对原工作台进行了实体建模，如图1所示。为改进工作台的结构，将原加强筋去除，保持原始工作台的外壳尺寸不变，将其内部设计为正方形多孔结构，其屮，正方形单休图3原熨最大静变形图4改进型最人静变形工作台材料为灰铸铁，密度p=7200Kg/m3,
7、弹性模量E=1.6xlO5MPa,泊松比卩=0.25；限制工作台与四个滑块接触面的y、z向移动,x向为自由;加工时丝杠和母座间不允许发牛•相对移动，故限制丝杠母座孔的x向移动；选取加工中心常见工况，主轴转速n=6500r/min,高速钢铳刀氏径d=50mm,齿数z=8,加工碳素结构钢ob=650MPa,由切削力经验公式⑷算得，主切削力为4402N,背吃刀力为-2690N,进给力为3424N,选择工作台表Iflix、y、z三个方向添加对应的三向切削力。3.2静力学分析结果根据分析结杲，提取工作台三个方向的变形值，带入刚度公式⑹（1）,得岀的静力学分
8、析汇总，如表1所示，图3、4为两类工作台的最大变形云图。p,、K=-（1）Y式中，K为静刚度；P为作用力；Y为变形量。表1静力学结果汇总
