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小型旋转雕刻机的出现为现代人对生活各个方面需求的物质质量要求越来越高、品种越来多样化、产品越来越小型化和精密化提供了加工条件。机架为小型旋转雕刻机的关键支撑部件,应具备优秀的静动态特性,决定着机床整体性能。机架结构的主要部件包括横梁、支臂和底座,这些部件的结构对机架的变形量、应力、刚度、稳定性和抗振性有着重要的影响。针对这些问题,本文利用Solidworks对机床进行三维建模和ANSYS Workbench对机架进行有限元分析,主要做了以下几个方面的的研究：(1)根据国内外的研究,确定本文研究的重点：运动控制系统的关键零部件的计算校核、机架结构优化的有限元仿真分析和实验模态分析对比。(2)首先对小型旋转雕刻机进行整体设计,初步设计出雕刻机的床身结构是以机架为承载体的整体式机架结构：然后对雕刻机X、Y、Z三个方向运动控制系统的关键部件：滚珠丝杠、轴承和伺服电机进行计算、选型和校核。(3)利用ANSYS Workbench对机架初始设计方案进行有限元分析,主要包括静力学分析和动力学分析。通过静力学分析,得到机架的最大变形量、最大应力值以及机架的薄弱地方；通过动力学分析,提取前12阶的模态和X、Y、Z三个方向的谐响应频谱曲线,进行机架动态特性的分析。(4)依据对机架结构初始设计的静、动力学特性分析结果指导机架的结构改进,首先对机架进行逐步改进,包括支臂结构优化和横梁结构优化,通过静力学分析找到较优的改进方案；然后以逐步改进得到较优方案为基础对机架的整体优化进行动力学分析,使改进后的机架性能得到提高。(5)对优化改进后的机架进行实验平台搭建,利用试验模态测试系统LMSTest.Lab9A对机架进行单点激励多点输出的锤击模态实验,最后与仿真分析模态进行验证,确认了仿真分析的可靠性。