(3)大量以计算机技术为基础的虚拟试验过程取代实际试验过程。其优点是方便、迅速、信息量大。利用虚拟试验可以选择多个设计方案中的最优方案，使设计的盲目性大大降低，同时还能提前发现设计潜在的问题，缩减设计成本，减小设计周期、提高设计效率。

国外在机床结构优化领域的研究比较多，取得的成果主要集中在参数化设计、有限元分析和结构优化三个方面。

Stellar等人在有限元软件的帮助下对机床主轴刚度进行计算机编程，并以此为基础对其仿真分析和优化设计；

在美国机械工程师学会发表的一篇文章中，研究人员以有限元分析软件为基础，对机械结构进行分析，以全程参数化设计思想指导拓扑优化，全面分析了在优化程序中设计变量的变化规律；

美国MiChigan大学的T.Jang和M.Chvedast应用有限元法和动态分析手段建立数学模型对机床结构的联接形式进行模拟，成功建立了真实可靠的机床整机动力学模型，并重点分析研究机床结合面联接件的位置与数量，对其进行拓扑优化设计；

西班牙的M.zatarain基于有限元分析思想，应用Nastran和I一DEAS两种有限元分析软件，建立起包括滚动导轨结合部在内的整机有限元模型，对立柱移动式铣床进行了模态分析，并通过几种方案的比较，确定最合理的结构。

1.确定需要设计的结构

 按照该企业对大型缸套的加工要求，对立式车床的一些结构进行详细分析，尤其是动横梁、滑枕以及中心架这三个结构的具体作用，并结合整机来确定这三个部件的具体结构。

2.建立机床整机的有限元模型

3.对机床整机结构进行静力学分析和动态特性分析（模态分析）

4.对机床的关键零部件（定横梁组件）进行结构优化

     根据静力学分析得到的结果来判断机床中哪些关键零部件设计偏于保守，进而需要对其进行结构优化。

5.检验结构优化结果对整机性能的影响

① 得到该立式车床的整机三维模型；

② 通过计算得到整机的切削力状态以及受到的边界约束，建立车床简化后的有限元模型，分析得到整机各坐标轴方向以及主要零部件自身的静刚度、整机结构静态时的应力、应变云图等数据，以及整机在承受最大切削力时刀尖处的位移（这个数据是用来模拟和考核机床在粗加工承受最大切削力时的机床加工精度性能）、不计切削力时刀尖处的位移（这个数据是用来模拟和考核机床在精加工和机床校验时的机床精度性能）。

③ 在进行模态分析时，得到整机结构的前N阶固有频率以及振型分布论文网，参考外界激振频率，为防止共振提供参照，并对容易发生共振的振型进行分析，进而进行结构的改进。

④ 参照静力学分析得到的静态特性，对关键部件（定横梁组件）进行结构优化，得到优化后的结构。

⑤ 得到结构优化后的整机有限元模型以及分析数据，与优化前的结构进行比较，分析优化后机床的加工性能。

完成日期及进度：

02.25～03.01: 根据毕业设计任务书，熟悉设计题目、要求与设计内荣。    

03.02～03.15: 相关资料检索、阅读、分析，方案论证，完成开题报告。

03.16～05.21: 分析、设计、绘图。

05.22～06.04: 编写设计说明书，整理、打印毕业设计资料。

06.05:        提交毕业设计全部资料。

06.08～06.11: 总结及小组答辩。

06.13：       大组答辩。