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

作者：乔雪涛; 杨泽; 王朋; 李放; 周世涛

来源：制造技术与机床, 2021, (11): 9-15.

DOI：10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.11.001

• 钢-聚丙烯纤维增强人造花岗岩
• 机床立柱
• 静动态特性
• 拓扑优化
• 性能仿真

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。

• 单位
  中原工学院