2023年1月总第348期水切割机床承重部件参数化设计及结构优化收稿日期：2022－05－16；修回日期：2022－06－28作者简介：周鹭（1994—），女，河南辉县人，经济师，助理工程师（机械），主要从事成果转移转化、机械设计研究，E-mail：453639243@qq.com。周鹭摘要：为应对多元化市场对产品个性化定制的要求，对某型水切割机床的横梁、立柱结构开发了适用于企业产品快速设计的结构优化系统。在ANSYS软件中建立承重结构的参数化模型，对其进行静力学分析和动力学分析，得到切削工况下的等效应力云图与位移云图、固有频率与各阶振型等；在保证机床的强度和刚度的基础上，针对结构关键几何尺寸参数进行优化设计。分析结果显示，初始的结构具有较高的安全系数和较大的优化空间；经过轻量化优化设计，在降低机床重量的同时，其强度和刚度特性仍符合公司要求和标准。该优化系统缩短了产品校核和再设计的过程，提高了水切割机床的设计效率。关键词：水切割机床；APDL；参数化建模；结构有限元分析中图分类号：TG48；TG664；TP391.72；TP391.9文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2023.01.121（安阳市科学技术信息研究所，河南安阳455000）文章编号：1674-9146（2023）01－121－05高压水射流切割技术又称为水刀，具有操作安全、加工柔性高、切缝光滑平整、精度高、无粉尘危害、经济环保等优势，深受用户欢迎和重视，因此水切割机床有着越来越广泛的应用前景。横梁、立柱作为主要的承重结构，其力学性能对机床的加工精度有很大的影响。结构的有限元分析法适用于非规则求解区域和复杂边界条件问题的求解，求解的通用性和有效性使得其在工程领域的应用越来越广泛[1]。目前已经有研究者对悬臂式水切割机床的承重结构进行了静力学分析，并根据分析结果对结构进行调整和拓扑优化[2-3]。然而没有讨论机床的动态特性，结构优化考虑的变量较为简单，尤其是对单个结构的有限元分析在面对工业化大批量定制化产品的设计时，工作量较为繁琐，操作门槛也较高。随着水切割机床专用化的提高，需要根据客户特殊的工况或要求进行针对性的变型设计。企业现有的龙门式水切割机床零部件的结构设计稳定，不同规格产品间的主要区别在于尺寸的改变和工艺的微调。本文通过ANSYS的参数化设计语言（ANSYSParametricDesignLanguage，APDL），在软件中针对某型号水切割机床的横梁和立柱结构，设计了参数化的有限元仿真分析系统，协助实现产品大规模定制所需的快速设计，有助于企业节...
