轻量化技术在机床设计中的应用

　　摘要：传统的机床设计技术已经不能满足新时代工业生产的需求，为了实现机床行业的全面升级，在机床设计过程中引入轻量化技术。对于轻量化技术进行了全面阐述，提出了结构优化技术、新材料设计技术、多学科综合优化设计技术在机床设计过程中的具体应用，对轻量化技术在机床设计中的应用前景进行了展望，提出了对现阶段机床设计方案的改进意见以及建议。

　　引言

　　机床对于我国工业发展具有重要的意义，为推动经济发展做出了重要的贡献。现阶段我国机床主体结构采用传统材料以及设计方法，由于工艺的落后导致机床制造成本过高，同时为了提高机床的各项性能，设计人员不断增加机床的重量，导致机床运行成本上升。为了适应新时代的发展需求，应当在保证机床强度、动态性能的基础上完成对于机床的轻量化设计，那机床在工业生产中更好的发挥作用。

　　1轻量化技术

　　从分类上来看，轻量化技术包括结构优化设计技术、新材料设计技术、综合优化设计技术等方面。近几年来我国机床制造行业虽取得一定进步，与西方先进国家相比仍有差距。为保证我国机床行业可持续发展，应当不断引进先进的工艺以及技术，完成机床各项结构的改造，推动机床轻量化进程。

　　1.1结构优化设计技术

　　在设计人员对机床构件进行设计的过程中，要充分考虑到机床构件的静态性能以及动态性，也要重点关注机床构件的重量。机床零部件具有良好的动态性能和静态性能，同时又具备较轻的重量对于维护机床稳定运行以及提高机床工作效率具有重要的现实意义。基于此，掌握合理的优化技术是新时期对机床设计人员的必然要求。在对机床整体结构进行优化设计的过程中，设计人员应当注意以下两个方面：首先要在保障机床强度的条件下，对机床的床体以及立柱等关键部进行轻量化设计，不断减轻这些部位的重量，践行节能理念。其次要在保障机床动态性能的基础上，对机床的运动部件进行轻量化设计，通过研究机床运行过程中各部分之间的能量传递，完成对于重要部件的改造工作[1] 。

　　1.2新材料设计技术

　　近几年来材料科学不断发展，各种新型材料逐渐应用于机床的生产以及制造中。新型材料具有质量较轻以及应力分布均匀等特点，对于提升机床性能以及减轻机床重要具有重要的作用。根据专业人士的研究可以得知，新型材料可以应用于机床的支撑结构以及运动部件。通过运用新型材料，可以增强机床的抗震性以及热稳定性，能够提高机床的使用寿命，节约经济成本。此外在一些重要零部件中运用新型材料，能够节约金属资源，也能够提升这类零部件的整体动态性能，对于机床的升级与换代具有不可替代的作用。

　　1.3多学科综合优化设计技术

　　在对机床进行轻量化设计的过程中，设计人员要充分考虑到不同学科以及系统之间的关系，运用多学科综合优化设计方法，对机床的结构以及零部件进行轻量化改进。设计人员在设计的过程中要考虑到制造成本、结构强度等多方面的因素，进一步保证轻量化技术的应用有效性，利用个子系统相互作用产生的有效协调性，获取最佳设计方案。

　　2轻量化技术在机床设计中的应用

　　2.1结构优化技术在机床设计中的应用

　　现阶段机床高速移动部件轻量化已经成为一种趋势，对这一领域的研究引起的有关部门的高度重视。机床向着高精度、高工作效率的方向发展，为了全面提高机床的性能，工作人员要对机床的刚度以及动态特性进行全面研究。由于传统的设计方法已经难以满足新时代机床发展需求，设计人员开始研究运用结构优化技术不断改进机床零部件，全面提升机床性能，进一步降低生产以及制造成本。

　　2.2新材料技术在机床设计中的应用

　　随着时代的不断发展，设计人员逐渐认识到新材料技术在机床设计中的重要作用，并开始探索运用陶瓷、碳纤维等新型材料替代金属材料，进一步减轻机床的重量。目前树脂混凝土以广泛的应用于机床的各个部件中，该种材料具有阻尼系数大、抗震性强等一系列优势，能够完全替代传统的铸铁材料，同时蜂窝金属材料、纤维肌增强复合材料等轻质材料也能够应用于机床的支撑结构中。将先进的新型材料应用于机床设计中已经受到广泛关注，在科技不断发展的大背景下，各种新型材料不断涌现，设计人员应当充分了解各种新型材料的基本性质，根据其实际特点将新型材料应用于机床的不同部位中，进一步提升机床的坚固性，延长机床的使用寿命，让机床更好地为工业生产服务。

　　2.3多学科综合优化设计在机床设计中的应用

　　在对机床设计的过程中，设计人员要充分考虑到制造成本、传动控制、动态特性等重要因素，进一步保障轻量化技术应用的有效性。设计人员要对机床整机轻量化综合优化技术进行认真研究，进一步分析机床各零部件之间的连接方式以及机床运行过程中的能量流动方式，积极探索轻量化技术对机床整体性能的影响，在进行零部件轻量化设计的过程中充分考虑各方面因素，最终实现综合性能的优化。在对机床结构进行设计的过程中，要充分遵循结构最简原则，不断减少不必要的零件，控制设计成本。

　　2.4轻量化机床应用前景

　　结合实际情况可以得知，在机床设计中采用轻量化技术，能够减少加工过程中产生的能耗以及废液，进一步降低能源成本，让我国机床制造事业步入良性发展的快车道，实现资源利用效率最大化，缓解原材料紧缺的局面。运用轻量化技术对于机床行业的转型升级具有重要的现实意义，也能够践行环保理念，在运用轻量化技术的过程中也可以全面开展以知识为基础的高效能制造技术研究，同时开发具有高附加值的数控机床产品，提升企业的自主研发能力以及核心竞争力，让企业能够在激烈的市场竞争环境中树立良好的品牌形象，长期而可持续的发展。

　　结语

　　我国机床行业经过数年的发展已经具备一定的规模，为了实现该行业的升级以及践行环保理念，应当在机床设计的过程中不断引进先进的技术和工艺，全面推动轻量化进程。在这一过程中，各个机床企业以及设计人员应当根据机床的设计特点，认真分析机床各部分之间的结构以及机床运行原理，通过结构优化以及新材料引进等方式，不断开发出达到环保指标精密机床，节约经济成本，提升整体行业水平，让我国机床行业为提升社会经济水平贡献出应有的力量。

　　参考文献：

　　[1]秦飞，孙浩.轻量化技术在机床设计中的应用[J].科技风， 2018，（14）：149.