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在制造业不断发展的今天,机械加工的精度要求越来越高,作为“工业母机”的机床加工精度也不断提高。随着机床逐步向数控、智能等方向转变,机床主轴的静动态性能直接影响加工精度,因此对机床关键部件进行静动态分析及性能校核研究具有重要意义。本文以对某型数控铣床为研究对象,通过开展基于有限元软件的参数化建模对主轴关键部件进行了的动静态特性分析和优化设计。主要研究工作如下:(1)运用三维软件UG,根据二维CAD图上的各个零部件之间的关系,得到各个部件的尺寸,并根据装配关系装配出来的,得到基于UG的数字化建模。机床三维模型的建立,从整体上掌握机床的工作原理及基础性能,为以后的机床主轴部件动静态分析及优化设计打下基础。(2)运用有限元分析方法,首先对主轴轴承刚度进行分析。具体步骤为:在经典ANSYS14.0中建立轴承的三维模型,利用接触分析理论,选好接触单元,并在轴承内径施加余弦载荷,模拟真实约束情况,通过位移云图计算得到轴承刚度,并得到轴承的应力云图。(3)分析主轴静刚度,具体步骤为:首先建立主轴三维有限元模型,用弹簧阻尼系统单元(COMBIN14)模拟轴承约束情况,用质量单元(MASS21)模拟轴承质量,对主轴系统进行了静力学分析,得到了主轴的位移云图和应力云图,然后计算得到主轴静刚度。(4)分析主轴的动态特性,先进行模态分析,得到主轴的前十阶固有频率,并以此计算出主轴的临界转速。再进行谐响应分析,得到主轴关键部位位移——频率变化曲线。在静、动态分析之后,从分析结果中查找不足之处,以得到主轴性能优化目标,利用ANSYS的命令流(APDL)参数化设计语言,选用软件中自带的优化工具完成主轴的优化,最终使主轴静动态性能提高。