2017年5月23日

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之結論

結論一、本文主要研究結論與成果隨著先進制造技術的發展，對于機械制造業來說，高性能的加工制造不僅是高速，而是高效率和高質量，總體表現為一個中心（加工效率）和四項基本支持技術（高速、高精、高可靠性和環保）。本課題所研制的精密復合式鏜銑加工中心是一種針對復雜箱體類零件加工并適應a前精工機床行業以高速化為先導、向高效柔性化和高精化方向發展的重要精工機床。本論文的研究工作緊緊圍繞箱體類零件加工和高精密加工技術特點，對復合式鏡統加工中心的結構設計中涉及的基本理論和關鍵技術包括機床的總體布局、主要功能部件的結構設計和分析、鏜銑床的滑枕撓度誤差補償研究、大型床身結構設計與分析等進行了系統的研究。總結論文的研究工作，有以下主要結論：1.在分析論述國內外的立臥式加工中心總體布局的基礎上，闡述了精密復合式鏜銑加工中心結構特點和技術要求，總結了各機床運動及運動分配形式的優缺點。在分析了箱體類零件的結構特征和的基礎上提出了將龍門式銑削加工中心和臥式鏜削加工中心相結合的雙主軸復合化結構，該結構具有運動部件的輕質量、高剛度特點。2.在分析論述國內外鏜銑機床先進技術的基礎上，提出了復合鏜銑加工中心主要功能部件具體結構形式，包括：重心驅動技術在鏜削系統中的應用、高速與高精度進給系統設計和精密回轉工作臺的設計，研究了重心驅動中雙絲杠跨距的改變對系統振動的影響，得出了隨著絲杠跨度的增加，系統在相應陣型下的固有頻率也隨之增加的結論，在此基礎上確定了雙絲杠跨距為500mm。3.利用有限元分析方法得到了復合式鏜銑加工中心滑枕撓曲變形的隨行程的變化規律，計算出滑枕在最大行程時的最大撓曲變形量為86nm，為滑枕撓曲變形補償提供了量化依據。為了最大限度地減小對滑枕運動的影響，提出了拉桿補償機構并將其安裝在滑枕內部，通過機床的精工系統與伺服電液比例閥相結合，避免了附加其他復雜的控制系統。拉桿補償力可實現從零到最大補償力的無級加載，加載補償力后將最大的撓曲變形控制在l(Vm之內，顯著提高了機床的加工精度。4.通過有限元仿真分析和數值計算相結合的研究方法，較好地解決了復合式鏜銑加工中心滑枕的撓曲變形難題，減少調試階段的大量實驗工作，提高了產品的開發效率，對機床的變形分析及補償研究具有良好的參考價值。5.提出三種不同筋板布置型式的床身結構，通過有限元分析著重考察了筋板布置型式以及筋板厚度對床身靜動態特性的影響，研究表明：“井”字形筋板布局具有良好的靜動態特性，通過合理選擇筋板的布置和筋板幾何尺寸參數可提高床身靜動態性能，本文的研究結果可為機床床身及其他大件結構設計提供參考。二、有待進一步研究的工作本文對精密復合鏜銑加工中心結構設計中的一些主要難點問題進行了研究和解決，由于時間的緊迫，在結構設計中所遇到另外一些問題需要解決：1.高速銑削主軸箱在移動時，龍門橫梁會有一個向下的彎曲變形，如何對橫梁進行預應力變形結構設計又是一個難點問題，需要進行理論研究。2.關于移動部件的結構設計，可以使用結構拓撲優化的方法，使得移動部件在具有高的剛度之外，擁有最小的質量，使得部件在移動時的慣性力降為最低。

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