主轴箱是数控车床中的关键部件,主轴箱动态特性、静态特性将直接决定整机寿命和使用工况。本研究作为校企合作横向科研项目,选用企业中常见的CJK6132数控车床主轴箱作为研究对象,对主轴箱进行优化设计。1.采用三维建模软件与仿真软件,建立主轴箱三维模型、工况下载荷模型、工况下边界条件。在满足主轴箱工况要求的前提下,提出假设,简化模型,为模型建立和优化设计提供前提条件。2.针对原型机主轴箱进行有限元仿真分析,获得原型机简化模型的强度和刚度,利用原型机主轴箱有限元仿真分析得到结论,主轴箱具备较好的承受外部载荷和抗变形性能,且具备较大设计安全裕量,原型机设计偏向于保守。3.利用原型机主轴箱动态仿真分析、静态有限元分析结论作为基础,借助主轴箱箱体灵敏度分析,设计主轴箱箱体壁厚6个准优化变量,通过对该6个变量优化情况,分别对比对应情况下质量、应力应变等情况对模型输出参数的影响,得出结论。减少了箱体对应的设计变量,大大节省了后期优化结构所需工作量。4.针对有限元仿真、灵敏度分析等结论、试验验证仿真结果,得出结论:三款优化设计主轴箱均能够满足该数控车床主轴箱使用工况要求。其中采用CJJ000A1型主轴箱机型为最优设计机型,与仿真分析结论符合。本研究对CJK6132数控车床主轴箱箱体进行目标驱动优化,通过设定设计变量产生的设计点,得到了设计变量与输出参数的响应关系,系统根据设计点拟合出了3组候选的优化设计点,对优化出来的设计变量进行圆整,并对主轴箱箱体的静动态特性进行验证。得到了最终优化结果,主轴箱箱体的质量减少了12.54%,实现了本论文的预期目的。