1.一种基于拓扑优化的机床立柱结构设计方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）机床立柱拓扑优化步骤；

（2）筋板厚度尺寸优化步骤；

其中机床立柱拓扑优化步骤包含如下步骤：

S101：根据初始设计图纸建立机床立柱的三维几何模型，将立柱内壁的加筋结构全部填实，并导入有限元软件中；将机床立柱定义为一个实体，定义模型的弹性模量、泊松比和材料密度，定义模型的边界条件；

S102：对模型进行网格划分，以结构的刚度最大为设计目标，将体积分数、一阶固有频率、刀头处x、y、z三个方向的位移变形量定义为设计约束，选择优化区域，基于所述边界条件对立柱内壁的填充结构进行拓扑优化分析，根据拓扑优化云图结果，去除伪密度材料，并得到立柱内壁的筋条排布形式，在三维建模软件中重构壁板、立棱及内壁筋条；

S103：分析拓扑优化结果是否满足设计要求，是则完成优化，不满足则重复执行步骤S2；

S104：利用拓扑优化云图重构模型，通过对拓扑优化前后有限元模型的强度、刚度、振动性能分析对比，是则完成模型重构，不满足则重复执行本步骤；

所述建立拓扑优化模型的数学表达式为：

Min C = FT·U(ρ)

s.t. K U = F

V－0.5≤0

f1≥F

dx≤Dx，dy≤Dy，dy≤Dz

0＜δ≤ρi≤1，i = 1，2，…，n

其中，C为结构的柔度，F为节点等效载荷向量，U为节点位移向量，K为刚度矩阵，V为体积分数，f1为一阶固有频率，dx、dy、dy为刀头处x、y、z三个方向的位移变形量，ρi为第i单元的伪密度设计变量，n为设计变量的个数。

2.其中筋板厚度尺寸优化步骤包含如下步骤：

S201：将机床立柱拓扑优化步骤重构后的模型导入有限元软件，提取立柱结构的所有中面，建立整体结构的2D模型，定义模型的弹性模量、泊松比和材料密度，定义模型的边界条件；

S202：在结构的2D模型中设定每个壁板和筋条的厚度参数变量范围，建立立柱参数化模型；

S203：对模型进行网格划分，设定各个设计参量的变化范围，以结构的刚度最大为设计目标，将体积分数、一阶固有频率、刀头处x、y、z三个方向的位移变形量定义为设计约束，进行筋板厚度尺寸优化；

S204：设定结构静力学分析的显示结果为等效应力和变形位移，设定模态分析的显示结果为前六阶固有频率，求解有限元模型；

S205：利用有限元软件得到筋板厚度尺寸的最优设计值，依据优化结果修改立柱筋板尺寸；

所述筋板厚度尺寸优化模型的数学表达式为：

目标函数：刚度最大，即柔度最小，即Min C(x)设计变量：x = (x1，x2，…，xn)

约束条件：

f1≥F

dx≤Dx，dy≤Dy，dy≤Dz

Ti1≤ xi ≤Ti2，i = 1，2，…，n

其中，xi为立柱第i个设计变量，V为体积分数，f1为一阶固有频率，dx、dy、dy为优化模型刀头处x、y、z三个方向的位移变形量，Dx、Dy、Dy为原模型刀头处x、y、z三个方向的位移变形量，Ti1、Ti2为第i个设计变量的最小、最大厚度尺寸，n为设计变量的个数。

3.根据权利要求1所述的基于拓扑优化的机床立柱结构设计方法，其特征在于，所述机床立柱拓扑优化步骤S101中，边界条件包括约束边界条件和载荷边界条件；根据工况定义立柱结构模型的载荷边界条件；根据工况定义立柱结构模型中的载荷边界条件。

4.根据权利要求1所述的基于拓扑优化的机床立柱结构设计方法，其特征在于：所述机床立柱拓扑优化步骤S101中，根据分析所述的立柱结构的工况，其载荷主要来自于刀头传递至立柱x、y、z三个方向的切削力作用。

5.根据权利要求1所述的基于拓扑优化的机床立柱结构设计方法，其特征在于：所述机床立柱拓扑优化步骤S102中，定义非优化区域为立柱顶部端面、底部连接刀头圆座、后部两侧滑轨凸台，定义优化区域为除了非优化区域以外的所有填充实体。

6.根据权利要求1所述的基于拓扑优化的机床立柱结构设计方法，其特征在于：所述筋板厚度尺寸优化步骤S201中，约束边界条件和载荷边界条件与机床立柱拓扑优化步骤相同。

7.根据权利要求1所述的基于拓扑优化的机床立柱结构设计方法，其特征在于：所述立柱结构内壁筋条沿纵向设计成三段不同的排布形式。