復(fù)雜箱體精密復(fù)合鏜銑加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計中若干問題研究
精密復(fù)合式鏜銑加工中心作為機械制造生產(chǎn)中的大型基礎(chǔ)設(shè)備，其在航空、 航天、船舶、汽車、發(fā)電裝置、軍工等領(lǐng)域的產(chǎn)品制造中占據(jù)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(chǎn)品的質(zhì)量和成本。本文在綜合分析國 內(nèi)外鏜銑床的結(jié)構(gòu)特點和先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過組合創(chuàng)新與工藝原理性創(chuàng)新相 結(jié)合，研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、國內(nèi)外領(lǐng)先的精密復(fù)合式鏜銑加工中心，研究 并解決了在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個關(guān)鍵問題，具體的解決方法及結(jié)果如下： 1. 針對精工機床總體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)特征進行深入分析的基礎(chǔ)上，針對加工 復(fù)雜箱體零件的設(shè)備進行了需求分析。在綜合機床運動部件的輕質(zhì)量、高剛度要 求的基礎(chǔ)上，提出了將龍門結(jié)構(gòu)和臥式結(jié)構(gòu)相結(jié)合，采用電主軸與機械主軸相結(jié) 合的雙主軸、單龍門立臥布局的復(fù)合化結(jié)構(gòu)。 2. 針對主要功能部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過分析國內(nèi)外鏜銑機床先進結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 提出復(fù)合鏜銑加工中心主要功能部件的具體結(jié)構(gòu)形式，其中包含的關(guān)鍵技術(shù)有： 重心驅(qū)動技術(shù)在鏜削系統(tǒng)中的應(yīng)用、高性能進給裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計、精密回轉(zhuǎn)工作臺 的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并重點研究了重心驅(qū)動中雙絲杠的跨距對系統(tǒng)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(guī)律，基于材料 力學(xué)相關(guān)理論計算得出了拉桿補償力的初算值，同時結(jié)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(guān)系曲線，通過分析得出了“液壓一拉桿” 補償法能夠?qū)⒒淼?*****撓曲變形誤差控制在l〇pm之內(nèi)。 4. 針對復(fù)合式鏜銑加工中心的床身部件進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化分析。在建立了 三種不同筋板布置型式的床身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)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(tài)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(yōu)化了床身的筋板布置和筋板的幾何尺寸參數(shù)。