仿真目的：

针对所开发的某机床，通过cae分析研究，对床身底座支点位置作优化排布。主要考虑机床床身自重（未考虑床身上部的结构重量）的情况下，通过调节支点位置，来研究床身的变形情况，并通过分析，给出相对合理的支点支撑方式。

机床概况：

图1 某机床床身底座支点位置排布（图中深黄色代表支点位置）

在分析研究中，主要的参考依据是床身设计图纸和相应的资料。

机床主体材料的性能参数

网格划分：

利用Abaqus有限元软件，对机床自重进行了分析。床身模型如图2所示，床身使用C3D4单元，有限元网格的划分如图3所示，分析中，考虑了大变形的几何非线性。

图2 某机床床身底座

图3 某机床床身底座有限元网格

工况1-4个支点：

在只考虑4个支点（如图4所示）的情况下，通过有限元分析，给出此种工况条件下的机床整体变形情况，找到最大变形位置（如图5所示）。

图4 某机床床身底座支点位置排布（只有4个支点）

图5，4个支点情况下的机床变形云图

通过分析可以看出，在只考虑4个支点的情况下，机床床身最大变形量达到了0.1377mm，最大变形位置主要出现在机床床身中部。

工况2-6个支点：

在只考虑6个支点（如图6所示）的情况下，通过有限元分析，给出此种工况条件下的机床整体变形情况，找到最大变形位置（如图7所示）。

图6 某机床床身底座支点位置排布（只有6个支点）

图7 6个支点情况下的机床变形云图

通过加工床有限元分析可以看出，在只考虑6个支点的情况下，机床床身最大变形量可达0.1171mm，最大变形位置主要出现在机床床身中部。

工况3-8个支点：

在只考虑8个支点（如图8所示）的情况下，通过有限元分析，给出此种工况条件下的机床整体变形情况，找到最大变形位置（如图9所示）。

图8 某机床床身底座支点位置排布（只有8个支点）

图9 8个支点情况下的机床变形云图

通过分析可以看出，在只考虑8个支点的情况下，机床床身最大变形量可达0.03855mm，最大变形位置主要出现在机床床身中部。

工况4-10个支点：

在只考虑10个支点（如图10所示）的情况下，通过加工床有限元分析，给出此种工况条件下的机床整体变形情况，找到最大变形位置（如图11所示）。

图10 某机床床身底座支点位置排布（只有10个支点）

通过分析可以看出，在只考虑10个支点的情况下，机床床身最大变形量可达0.01847mm，最大变形位置出现在如图11所示的深蓝色区域。

图11 10个支点情况下的机床变形云图

工况5-12个支点：

在只考虑12个支点（如图12所示）的情况下，通过有限元分析，给出此种工况条件下的机床整体变形情况，找到最大变形位置（如图13所示）。

图12 某机床床身底座支点位置排布（只有12个支点，排布1）

图13 12个支点（排布1）情况下的机床变形云图

通过分析可以看出，在只考虑12个支点的情况下，机床床身最大变形量可达0.01572mm，最大变形位置出现在如图13所示的深蓝色区域。

工况6-14个支点：

在只考虑14个支点（如图14所示）的情况下，通过有限元分析，给出此种工况条件下的机床整体变形情况，找到最大变形位置（如图15所示）。

图14 某机床床身底座支点位置排布（只有14个支点）

图15 14个支点情况下的机床变形云图

通过分析可以看出，在只考虑14个支点的情况下，机床床身最大变形量可达0.01254mm，最大变形位置出现在如图15所示的深蓝色区域。

工况7-16个支点：

在只考虑16个支点（如图16所示）的情况下，通过有限元分析，给出此种工况条件下的机床整体变形情况，找到最大变形位置（如图17所示）。

图16 某机床床身底座支点位置排布（只有16个支点）

图17 16个支点情况下的机床变形云图

通过加工床有限元分析可以看出，在只考虑16个支点的情况下，机床床身最大变形量可达0.00901mm，最大变形位置出现在如图17所示的深蓝色区域。

结论：

上述加工床有限元分析可以看出，支点布置的越多，对机床床身变形的控制就越好。但在现实中，通常希望用最少的支点来将床身的变形量控制在合理的范围内。根据床身允许的变形标准，可以选出合适的支点排布，并尽量将支点放在加强筋的交接位置。