摘要：傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)不能滿足新時(shí)代工業(yè)生產(chǎn)的需求，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床行業(yè)的全面升級(jí)，在機(jī)床設(shè)計(jì)過程中引入輕量化技術(shù)。對(duì)于輕量化技術(shù)進(jìn)行了全面闡述，提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、新材料設(shè)計(jì)技術(shù)、多學(xué)科綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)過程中的具體應(yīng)用，對(duì)輕量化技術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望，提出了對(duì)現(xiàn)階段機(jī)床設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)意見以及建議。

　　引言

　　機(jī)床對(duì)于我國(guó)工業(yè)發(fā)展具有重要的意義，為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)階段我國(guó)機(jī)床主體結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)材料以及設(shè)計(jì)方法，由于工藝的落后導(dǎo)致機(jī)床制造成本過高，同時(shí)為了提高機(jī)床的各項(xiàng)性能，設(shè)計(jì)人員不斷增加機(jī)床的重量，導(dǎo)致機(jī)床運(yùn)行成本上升。為了適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展需求，應(yīng)當(dāng)在保證機(jī)床強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)性能的基礎(chǔ)上完成對(duì)于機(jī)床的輕量化設(shè)計(jì)，那機(jī)床在工業(yè)生產(chǎn)中更好的發(fā)揮作用。

　　1輕量化技術(shù)

　　從分類上來看，輕量化技術(shù)包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、新材料設(shè)計(jì)技術(shù)、綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等方面。近幾年來我國(guó)機(jī)床制造行業(yè)雖取得一定進(jìn)步，與西方先進(jìn)國(guó)家相比仍有差距。為保證我國(guó)機(jī)床行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)不斷引進(jìn)先進(jìn)的工藝以及技術(shù)，完成機(jī)床各項(xiàng)結(jié)構(gòu)的改造，推動(dòng)機(jī)床輕量化進(jìn)程。

　　1.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

　　在設(shè)計(jì)人員對(duì)機(jī)床構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要充分考慮到機(jī)床構(gòu)件的靜態(tài)性能以及動(dòng)態(tài)性，也要重點(diǎn)關(guān)注機(jī)床構(gòu)件的重量。機(jī)床零部件具有良好的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能，同時(shí)又具備較輕的重量對(duì)于維護(hù)機(jī)床穩(wěn)定運(yùn)行以及提高機(jī)床工作效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；诖?，掌握合理的優(yōu)化技術(shù)是新時(shí)期對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)人員的必然要求。在對(duì)機(jī)床整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注意以下兩個(gè)方面：首先要在保障機(jī)床強(qiáng)度的條件下，對(duì)機(jī)床的床體以及立柱等關(guān)鍵部進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，不斷減輕這些部位的重量，踐行節(jié)能理念。其次要在保障機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，通過研究機(jī)床運(yùn)行過程中各部分之間的能量傳遞，完成對(duì)于重要部件的改造工作[1] 。

　　1.2新材料設(shè)計(jì)技術(shù)

　　近幾年來材料科學(xué)不斷發(fā)展，各種新型材料逐漸應(yīng)用于機(jī)床的生產(chǎn)以及制造中。新型材料具有質(zhì)量較輕以及應(yīng)力分布均勻等特點(diǎn)，對(duì)于提升機(jī)床性能以及減輕機(jī)床重要具有重要的作用。根據(jù)專業(yè)人士的研究可以得知，新型材料可以應(yīng)用于機(jī)床的支撐結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)部件。通過運(yùn)用新型材料，可以增強(qiáng)機(jī)床的抗震性以及熱穩(wěn)定性，能夠提高機(jī)床的使用壽命，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。此外在一些重要零部件中運(yùn)用新型材料，能夠節(jié)約金屬資源，也能夠提升這類零部件的整體動(dòng)態(tài)性能，對(duì)于機(jī)床的升級(jí)與換代具有不可替代的作用。

　　1.3多學(xué)科綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

　　在對(duì)機(jī)床進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要充分考慮到不同學(xué)科以及系統(tǒng)之間的關(guān)系，運(yùn)用多學(xué)科綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)以及零部件進(jìn)行輕量化改進(jìn)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中要考慮到制造成本、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等多方面的因素，進(jìn)一步保證輕量化技術(shù)的應(yīng)用有效性，利用個(gè)子系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的有效協(xié)調(diào)性，獲取最佳設(shè)計(jì)方案。

　　2輕量化技術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　2.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　現(xiàn)階段機(jī)床高速移動(dòng)部件輕量化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，對(duì)這一領(lǐng)域的研究引起的有關(guān)部門的高度重視。機(jī)床向著高精度、高工作效率的方向發(fā)展，為了全面提高機(jī)床的性能，工作人員要對(duì)機(jī)床的剛度以及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行全面研究。由于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)難以滿足新時(shí)代機(jī)床發(fā)展需求，設(shè)計(jì)人員開始研究運(yùn)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)不斷改進(jìn)機(jī)床零部件，全面提升機(jī)床性能，進(jìn)一步降低生產(chǎn)以及制造成本。

　　2.2新材料技術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)人員逐漸認(rèn)識(shí)到新材料技術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)中的重要作用，并開始探索運(yùn)用陶瓷、碳纖維等新型材料替代金屬材料，進(jìn)一步減輕機(jī)床的重量。目前樹脂混凝土以廣泛的應(yīng)用于機(jī)床的各個(gè)部件中，該種材料具有阻尼系數(shù)大、抗震性強(qiáng)等一系列優(yōu)勢(shì)，能夠完全替代傳統(tǒng)的鑄鐵材料，同時(shí)蜂窩金屬材料、纖維肌增強(qiáng)復(fù)合材料等輕質(zhì)材料也能夠應(yīng)用于機(jī)床的支撐結(jié)構(gòu)中。將先進(jìn)的新型材料應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計(jì)中已經(jīng)受到廣泛關(guān)注，在科技不斷發(fā)展的大背景下，各種新型材料不斷涌現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分了解各種新型材料的基本性質(zhì)，根據(jù)其實(shí)際特點(diǎn)將新型材料應(yīng)用于機(jī)床的不同部位中，進(jìn)一步提升機(jī)床的堅(jiān)固性，延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命，讓機(jī)床更好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

　　2.3多學(xué)科綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　在對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要充分考慮到制造成本、傳動(dòng)控制、動(dòng)態(tài)特性等重要因素，進(jìn)一步保障輕量化技術(shù)應(yīng)用的有效性。設(shè)計(jì)人員要對(duì)機(jī)床整機(jī)輕量化綜合優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真研究，進(jìn)一步分析機(jī)床各零部件之間的連接方式以及機(jī)床運(yùn)行過程中的能量流動(dòng)方式，積極探索輕量化技術(shù)對(duì)機(jī)床整體性能的影響，在進(jìn)行零部件輕量化設(shè)計(jì)的過程中充分考慮各方面因素，最終實(shí)現(xiàn)綜合性能的優(yōu)化。在對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要充分遵循結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)原則，不斷減少不必要的零件，控制設(shè)計(jì)成本。

　　2.4輕量化機(jī)床應(yīng)用前景

　　結(jié)合實(shí)際情況可以得知，在機(jī)床設(shè)計(jì)中采用輕量化技術(shù)，能夠減少加工過程中產(chǎn)生的能耗以及廢液，進(jìn)一步降低能源成本，讓我國(guó)機(jī)床制造事業(yè)步入良性發(fā)展的快車道，實(shí)現(xiàn)資源利用效率最大化，緩解原材料緊缺的局面。運(yùn)用輕量化技術(shù)對(duì)于機(jī)床行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也能夠踐行環(huán)保理念，在運(yùn)用輕量化技術(shù)的過程中也可以全面開展以知識(shí)為基礎(chǔ)的高效能制造技術(shù)研究，同時(shí)開發(fā)具有高附加值的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，提升企業(yè)的自主研發(fā)能力以及核心競(jìng)爭(zhēng)力，讓企業(yè)能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中樹立良好的品牌形象，長(zhǎng)期而可持續(xù)的發(fā)展。

　　結(jié)語

　　我國(guó)機(jī)床行業(yè)經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展已經(jīng)具備一定的規(guī)模，為了實(shí)現(xiàn)該行業(yè)的升級(jí)以及踐行環(huán)保理念，應(yīng)當(dāng)在機(jī)床設(shè)計(jì)的過程中不斷引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和工藝，全面推動(dòng)輕量化進(jìn)程。在這一過程中，各個(gè)機(jī)床企業(yè)以及設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)機(jī)床的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，認(rèn)真分析機(jī)床各部分之間的結(jié)構(gòu)以及機(jī)床運(yùn)行原理，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及新材料引進(jìn)等方式，不斷開發(fā)出達(dá)到環(huán)保指標(biāo)精密機(jī)床，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，提升整體行業(yè)水平，讓我國(guó)機(jī)床行業(yè)為提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平貢獻(xiàn)出應(yīng)有的力量。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]秦飛，孫浩.輕量化技術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)， 2018，（14）：149.

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