復雜箱體精密復合鏜銑加工中心結構設計中若干問題研究
精密復合式鏜銑加工中心作為機械制造生產中的大型基礎設備，其在航空、 航天、船舶、汽車、發電裝置、軍工等領域的產品制造中占據著重要地位，機床 的加工精度和加工效率將直接影響到終端產品的質量和成本。本文在綜合分析國 內外鏜銑床的結構特點和先進技術的基礎上，通過組合創新與工藝原理性創新相 結合，研發出擁有自主知識產權、國內外領先的精密復合式鏜銑加工中心，研究 并解決了在結構設計中的幾個關鍵問題，具體的解決方法及結果如下： 1. 針對精工機床總體結構的布局型式，通過分析和歸納各類機床的運動及運動 分配形式的特點，在對箱體類零件的結構特征進行深入分析的基礎上，針對加工 復雜箱體零件的設備進行了需求分析。在綜合機床運動部件的輕質量、高剛度要 求的基礎上，提出了將龍門結構和臥式結構相結合，采用電主軸與機械主軸相結 合的雙主軸、單龍門立臥布局的復合化結構。 2. 針對主要功能部件結構設計，通過分析國內外鏜銑機床先進結構的基礎上， 提出復合鏜銑加工中心主要功能部件的具體結構形式，其中包含的關鍵技術有： 重心驅動技術在鏜削系統中的應用、高性能進給裝置結構設計、精密回轉工作臺 的結構設計，并重點研究了重心驅動中雙絲杠的跨距對系統振動的影響。 3. 針對鏜削主軸滑枕的撓曲變形引起的誤差問題，提出了一種新型的“液壓一 拉桿”變形補償法。利用有限元分析得到了滑枕撓曲變形的分布規律，基于材料 力學相關理論計算得出了拉桿補償力的初算值，同時結合有限元仿真與最小二乘 法擬合得到拉桿補償力與滑枕行程的關系曲線，通過分析得出了“液壓一拉桿” 補償法能夠將滑枕的最大撓曲變形誤差控制在l〇pm之內。 4. 針對復合式鏜銑加工中心的床身部件進行了結構設計和優化分析。在建立了 三種不同筋板布置型式的床身結構的基礎上，通過有限元分析比較了床身筋板布 置型式以及筋板厚度變化對床身靜動態特性的影響，基于床身綜合性能的層次分 析法與筋板厚度的靈敏度分析，優化了床身的筋板布置和筋板的幾何尺寸參數。