床身是機床的重要組成部分，機床的眾多重要部件都是以床身為載體進行安裝的。因而，作為基礎(chǔ)件的床身必須具有高剛度和良好的抗振性。在傳統(tǒng)的設(shè)計中，床 身 在 滿 足 設(shè) 計 要 求 時，質(zhì)量往往是偏大的，這 無疑會造成材料的浪費。因此，如何在盡量不改變床身原有的靜動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，合理地優(yōu)化床身的內(nèi)部尺寸，實現(xiàn)床身的輕量化，是值得研究的問題。

對于床身的優(yōu)化設(shè)計，研究人員進行了大量的研究。［1］運用有限元分析方法，在床身結(jié)構(gòu)動態(tài)特性靈敏度分析的基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)與動態(tài)性能進行優(yōu)化，在保證良好動態(tài)性能的同時，減輕了床身質(zhì)量。［2］根據(jù)磨床床身結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果，提出改進 方 法，并對改進后的床身進行拓撲優(yōu)化，實 現(xiàn) 了 高剛 度、輕質(zhì)量的床身優(yōu)化設(shè)計。陳 葉 林 等［3］基于 尺 寸優(yōu)化及拓撲優(yōu)化技術(shù)對機床床身內(nèi)部筋板的結(jié)構(gòu)、布局及墊鐵位置進行優(yōu)化，減 小 了 床 身 的 質(zhì) 量，提 高 了床 身 的 剛 度。［4］以筋板和底部出砂孔的尺寸為設(shè) 計 參 數(shù)，以 床 身 質(zhì) 量、1階固有頻率為優(yōu)化目標(biāo)對床 身 進 行 了 優(yōu) 化。優(yōu) 化 后，床身的振幅值大幅下降。

在對床身進行優(yōu)化時，多數(shù)研究人員以變形、應(yīng)力、第1階固有頻率為約束條件，但這并不能保證優(yōu)化后1階固有頻率之后的其他階固有頻率值均高于 優(yōu) 化 前 的 值，因 此，文中以變形、 應(yīng) 力 和 前4階固有頻率保持不變?yōu)榧s束條件，以床身壁厚和筋板縱向、橫向厚度為設(shè)計參數(shù)，床身小為優(yōu)化目標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型求解計算，得到優(yōu)化后的壁厚與筋板尺寸。最后，對優(yōu)化后的模型進行有限元分析，將優(yōu)化前后床身特性及質(zhì)量進行對比。