机床基础件作为高精密机床的主要部件,其抗振性能和热稳定性能直接影响着高精密机床的加工精度,制约着高端机床的发展。铸铁作为机床基础件的传统材料,已经越来越不能满足现代高精密机床的需要。为此,人们开始将其他材料用于机床基础件的制造中,复合材料因其具有良好的抗振性和高阻尼比,轻质蜂窝结构具有质量轻和散热性能好的特点逐渐开始应用于机床部件中。本文采用纤维混凝土复合材料和轻质蜂窝结构对机床基础件进行改进设计,以提高机床基础件和整机的性能。具体研究内容如下:首先,对复合材料和轻质蜂窝结构进行相关理论介绍与分析。运用细观力学中的均匀化计算方法分析了纤维混凝土的弹性刚度。推导了蜂窝夹层结构的重量计算公式,利用力学等效模型-三明治夹芯板理论求得六边形蜂窝结构的等效弹性常数。在此基础上,计算了六边形蜂窝夹层结构的等效密度。其次,将纤维混凝土复合材料应用于机床床身。分析了纤维混凝土中掺杂纤维的种类、长径比、掺量改变时对纤维混凝土材料弹性模量的影响规律,进而将复合材料应用在高速加工中心的床身上,分析了掺杂纤维的属性和含量改变时对床身动力学性能的影响趋势。再次,将纤维混凝土复合材料和轻质蜂窝夹层结构应用在机床工作台上,设计了两种不同夹芯层的三明治结构工作台。分别对工作台的受力情况和热源进行了分析计算,在此工况条件下对这两种不同类型的工作台进行了静、动态和热性能仿真分析,对比了两种工作台之间性能的差异性。最后,在保持原机床立柱尺寸不变的条件下对立柱进行了改进设计。将纤维混凝土复合材料和轻质蜂窝结构有针对性地应用在机床立柱的侧壁和横梁上,对新设计的机床立柱进行了动态性能的分析,并将改进后的立柱装配到机床整机中,分析了整机的动态性能。结果表明,机床整机的抗振性能得到了明显提升,这对于实现机床的高精密加工具有重要意义。