工作台是龙门加工中心的重要组成部件之一,它的静动态特性直接影响整机的性能,高刚度、轻质量、低变形即具有良好比刚度结构效能的工作台对整机的研发具有重要意义。根据某公司在工作台研发过程中的需求,通过仿生结构法改进工作台筋板结构对其进行轻量化设计,得到了三款高比刚度结构效能的新型筋板结构工作台。针对得到的三款新型及原型工作台,以SolidWorks为软件平台、VB.NET为语言工具及采用尺寸驱动法设计开发了一款用于工作台的参数化设计系统。(1)XH2130龙门加工中心工作台的轻量化设计。运用仿生学的理论及方法,根据生物体的蜂窝结构特性、组织分布规律、网状结构特性得到了四种仿生工作台,对它们进行结构静力学分析与动态分析,得出其最大应力、应变等结果参数。经过综合分析,其中三款工作台相比原型工作台质量下降了 10%左右,比刚度结构效能提升了 30—45%不等,且动态载荷下也比原型工作台较快地进入稳定的变形状态,刚度稳定性较好,达到了轻量化设计目标,将它们作为参数化设计的基本筋板结构。(2)确定了工作台参数化设计系统的总体结构。经过分析目前常用的软件开发工具并结合XH2130龙门加工中心工作台的特点,选择以SolidWorks软件为开发平台、VB.NET为语言开发工具进行二次开发。研究了 SolidWorks API函数、二次开发基本工作原理以及三维参数化系统结构,根据工作台参数化设计系统的功能需求,得到了工作台参数设计系统的总体结构,即首先进行筋板结构选择,然后进行模型的建立及修改,最后生成模型。(3)确立了工作台建模方案并开发了参数化设计系统。利用尺寸驱动建模法进行各个模型的建立,并确定了工作台参数化设计的开发思路。根据XH2130系列龙门加工中心的工作台特点,在VB.NET中设计了筋板结构选择界面、零件参数输入界面以及防非法字符输入、尺寸参数合理性提示、空值提醒等辅助功能。通过宏录制功能获得建模代码,将代码在Visual Studio 2010平台内SolidWorks Add-in中设计的相应界面下进行编译,编译完成后创建SolidWorks插件并进行加载。(4)运行工作台参数化设计系统并进行了实验验证。以XH2130-A型工作台结构为例,在参数化系统中进行参数化建模。然后采用Leica AT402绝对激光跟踪仪对XH2130-A型工作台在不同载荷下进行实验,测量其变形。同时采用ANSYS软件对建立的模型进行不同载荷下的结构静力学分析以及动态分析,与实验结果进行对比,其变形趋势基本一致,且经过动态分析得出模型具有较高的抗振性和刚度稳定性,验证了工作台参数化设计系统绘制模型的正确性。运用仿生结构法对工作台进行轻量化设计,得到的三款新型工作台,提高了比刚度结构效能,对工作台的轻量化设计提供了新的研究途径。根据新型及原型工作台开发的工作台参数化设计系统,大大缩短了工作台的建模速度,提高了工作台的研发效率。