目前将机床结构的优化设计，是设计阶段成为机床动态设计的主要目标，这就要求有一整套非常完善的虚拟仿真试验才能够完成,而试验的准确程度是影响动态设计的最最主要的因素。国内外由于历史的原因，在优化设计方面有很大的差距，不管是动态特性上的研究，还是在动态设计上的研发,发达的资本主义国家基本都可以把两者较好的结合起来，在计算机上进行虚拟仿真试验,动态分析的结果能够直观的体现在设计上 ,并根据实时分析的结果及时修改设计的方案,这不仅能够大幅缩短设计周期，还能减少设计成本，从一开始就能把个阶段的思想融汇贯通起来，减少了不必要的步骤，这需要很强的逻辑思维。国内科学研究者仍然局限于广泛意义上的优化设计,其实机床局部特性的分析要从整体上考虑，实质是方案的相互对比，看看哪个是最优解。设计人员的经验往往会决定方案的好坏，现代设计都会用计算机进行虚拟开发和仿真,这样计算机自动会给出一个最优法案 ,超级计算机的发展，运算速度的提高能够确保准确度，而国内研究者的研究方法只能很好的体现在简单的零件上，复杂的零件就回有所欠缺了，只是利用了数学上的最优解原则。但是在计算机上的自动运算过程也不会保证是完全正确的，毕竟和实际条件还是有所不同的，自动优化设计如果自由度比较少的情况下还是比较精确的，所以自动优化理论和使用上还得进一步的开发和研究。

1.4 研究内容与工作

1.4.1 课题研究对象

研究对象是CA6140型车床的床身。床身的模型方案是在长期生产实践经验的基础上设计的，在静载荷下具有较高的安全系数和稳定性，但一般很少去考虑动态特性。床身结构设计已由传统的类比、经验、静态设计阶段发展到基于有限元技术的建模分析、动态优化阶段。有限元分析方法的运用使设计者能够很清楚地了解床身的结构性能，在这基础上进行结构的优化设计，这样对提高机床结构性能、缩短设计周期、降低设计成本和提高加工质量具有非常重要的意义。本文研究了床身的结构性能，并提出优化的建设性建议，提高车床床身各阶的固有频率。

1.4.2 论文主要工作

通过对CA6140型车床床身进行的力学分析，并应用有限元软件ANSYS进行静刚度分析、模态分析和结构优化的改进建议。

首先，根据CA6140车床床身的结构图，运用UG软件对床身进行三维建模，然后输出文件，并以IGES格式保存，这样就可以输入ANSYS进行有限元分析；其中在建模过程中，为了避免造成在有限元网格划分时出现过密网格，从而导致计算速度缓慢，可以将模型中的一些小结构，如小孔、小凸台等简化掉，这样做对模态分析结果的影响不大。再次对进行有限元分析时，主要经过三个步骤：前处理、加载并求解、后处理。

1．前处理：是指建立实体模型以及有限元模型。包括建立实体模型，定义单元属性，划分有限元的网格，修正模型等几项内容。

2．加载并求解：在求解前应进行分析数据检查，包括单元类型和选项、材料性质参数、同一的单位；材料类型的设置，质量特性等等。通过设置，计算机可以进行处理分析数据，从而得出机床床身的动态特性和静态特性。

3．后处理：可以通过它来观看整个模型在某时刻的结果，或在不同阶段、步子上的结果。最后就是根据分析的结果进行结构优化，从而满足频率约束以及刚度约束的结构中系统地删除低效率的材料来获得结构的刚度约束，基频约束，重量最小化等等。

1.5 论文的组织结构