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普通车床的设计大多沿用了以往的设计思想,机床设计的理论依据不足。在整个机床的各个组成部分中,机床床身是一个很重要的大件。目前对普通车床床身的设计缺乏有效的理论依据,床身的结构设计不尽合理。而C6140车床是普通车床中的主流型号之一,因此对该车床的床身进行优化设计有重要的实际价值。 本文依据图纸在三维建模软件PRO/E中,利用零件造型模块建立床身的三维模型。利用有限元分析软件ANSYS将模型导入进来,建立有限元模型。然后对床身进行受力分析。床身的受力来源于床鞍、床头、床腿。经过对三者的受力分析,建立起床身的力学模型。分别利用有限元分析软件ANSYS和PRO/E中的Mechanica分析模块,对CD6140车床床身进行了有限元结构分析和模态分析。 本文采用科学计算和实际经验相结合的方法。类比同类车床床身的结构,并依据有限元分析的数据,对该床身结构进行优化。针对CD6140车床床身提出了三个原始减重方案。依据床身的铸造工艺、车床的实际工作状况、刚度和固有频率等论证每个减重方案的可行性。依据三个原始减重方案修改床身结构并分别对床身进行有限元分析,采取第三个原始减重方案为初步方案。在此基础上又提出更加合理的结构优化设计要求;对床身的肋板结构重新设计,并进行拓扑优化。经过反复的结构优化设计得到床身肋板的合理结构。综合考虑车床的工况指标以及制造成本、铸造工艺等因素,在不降低车床性能的基础上得到了床身的结构优化设计方案。 通过对CD6140车床床身的有限元分析和结构优化,减轻了车床床身的重量,节省了工程材料,床身的刚度和固有频率等指标也得到了不同程度的提高,为同类型机床的设计生产提供了更多的理论依据。