现代制造加工业正向着高精度、高质量、 高效率的方向迅猛发展  ，因此数控机床的加工 性能面临着许多挑战  ，而数控机床的动态特性 是衡量其是否具备良好的加工性能的指标之 _ 。数控机床需要提高本身的动态性能  ，从而 提高其加工精度和加工质量来满足现代制造业 的需求 。原加工中心是专门为加工航空发动机
叶轮而设计的机床  ，其动态性能的好坏直接影 响到对叶轮的加工精度 。该加工中心机械主体 结构包括床身、立柱、滑鞍、主轴箱、双驱摇 篮式摆台等主要功能部件 。机床薄弱部件的动 态刚度将会直接影响到整机的动态特性  ，因而 需要提升其动力学特性  ，满足机床对加工质量 和加工精度的要求[1] 。下面以模态理论分析技
术为基础  ，采用ANSYS Workbench模态分析软 件分析立柱筋板不同布局形式对铣削加工中的 动态特性影响 。
1模态分析理论
模态分析主要是研究系统物理参数模型、 模态参数模型以及非参数模型的关系  ，并通过 _定手段确定这些系统模型的理论及其应用的 _门学科[2] 。随着计算机技术的高速发展  ，模 态分析得到快速的发展  ，并在各个工程领域中 得到普及和深层次的应用 。
2加工中心模态分析
目前  ，高校及科研院所在对数控机床设计 阶段的模态分析主要是运用有限元软件完成 。 ANSYS Workbench是新一代的集成并行框架 式的有限元仿真软件  ，它具有较高的求解精度  ， 可进行模态分析、静力学分析、谐响应分析等 。 下面运用ANSYS Workbench软件对加工中心 进行模态分析 。
2.1加工中心有限元建模
由于加工中心的复杂性  ，运用三维建模软 件 Croe、SolidWorks, UG 建模比在 ANSYS Workbench中建模更方便、快捷 。本文通过三 维建模软件Croe建立加工中心整机模型  ，考虑 到模型在前期处理及后期的处理上会花费大量 时间和资源  ，在不影响有限元分析结果准确性 的基础上简化加工中心模型  ，如退刀槽、螺纹、 倒脚等 。然后保存为x_t通用格式文件  ，导入 ANSYS Workbench软件中进行预处理  ，采用 Automatic进行网格划分  ，结合面处用弹簧阻尼 单元法[3]处理  ，预处理后模型如图1所示
2.2加工中心模态分析结果
在建立好加工中心有限元模型基础上对加 工中心采用底座施加完全约束来模拟床身采用 地脚螺栓固定形式  ，进行模态分析 。结果如表 1所示  ，振型图如图2所示 。
表1叶轮五轴加工中心模态分析结果

仿真结果显示：影响加工中心动态特性的 主要零件是立柱  ，如果想提高整机的动态特性  ， 可以考虑抑制最低阶固有频率的振型  ，即对立 柱结构进行改进 。下面采用对立柱布置筋板的 形式提升立柱的动态性能 。
3立柱筋板布局形式对立柱动态性能 影响
对立柱的改进是在原有结构模态分析的基 础上进行的  ，针对立柱较为薄弱的部分进行改 进  ，进而提高其本身刚度 。主要改进是在原有 立柱实体中布置筋板  ，这样既能减少其本身质量  ，又能增加其刚度  ，进而提高整机的固有频 率 。现在针对立柱内部筋板布局进行探究  ，研 究不同方式的筋板布局对立柱动态性能的影 响 。对立柱筋板布局分别采用井字型筋板、米 字型筋板与X型筋板进行比较  ，如图3所示 。
运用ANSYS Workbench软件对原始模型 立柱以及三种方式布置的筋板立柱进行模态分 析 。结果如表2所示  ，振型图如图4所示 。
表2立柱不同筋板布局模态分析结果

仿真结果显示：不同方式布置立柱筋板对 其振型影响较小  ，但是提升了立柱本身固有频 率  ，尤其是对立柱布置米字型筋板  ，立柱本身 的固有频率提升最大 。因此  ，对立柱内部结构 改进选择米字型筋板布局 。
4立柱结构改进对叶轮加工中心动态 性能影响
将改进后的立柱模型替换到加工中心整机 模型中  ，新模型如图5所示  ，并导入到ANSYS Workbench中进行模态分析 。结果如表3所示 。 振型图如图6所示 。
表3立柱改进后加工中心模态分析结果

表4所示为立柱结构改进前后对铣削加工 中心动态特性影响结果的对比 。
表4立柱改进前后加工中心固有频率对比表
阶数 固有频率/Hz

由以上分析结果可知  ，将立柱结构布置米 字型筋板  ，虽然整机振型没有发生太大的改变  ， 但是有效地提高了该加工中心整机的低阶固有频率  ，从而提高了加工中心的动态特性 。
5结论
运用ANSYS Workbench软件对原加工中 心进行模态分析  ，发现立柱是其振动薄弱环节  ， 影响了整机动态性能 。通过对立柱布置米字型 筋板  ，提高了整机低阶固有频率 。改变整机中 振动变形最大的零部件  ，是提高整机动态特性 —种有效方法  ，有助于满足现代制造业对机床 加工性能的需求 。