螺旋浆加工大型多自由度铣床（B=11M）设计总体设计及床身有限元分析+CAD图纸(3)

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此次设计的龙门式五轴联动机床的开发和设计，将具有很好的国内外市场需求前景，为提高我国机床的整体水平，加大在国际中的竞争力起到巨大推动作用。该产品不仅可以进行螺旋桨的加工，通过替换附件头，可以扩大它的应用范围，应用于汽车、模具、汽轮机、水泵、航空航天、发动机等行业以及复杂三维曲面工件的高速精密加工，也将为这些行业提高产品水平做出贡献。

1.2 国内外五轴联动机床发展的现状

五轴联动数控机床是在二十世纪80年代时开始出现的，主要以瑞士WILLEMIN、米克朗MIKRON和德国德马吉DMG为代表的生产厂家，先后研制出来不同规格和不同结构形式的五轴联动数控加工中心，可谓各有特色。目前许多机械工业发达国家如德国、法国、西班牙、美国、瑞士和日本等国家已经制造出多自由度、高速并且能够实现高速切削、自动换头、快速回转的高技术水平的五轴联动机床。

国内最先研制出五轴联动加工中心是在1999年，如江苏的多棱集团设计出了一台定梁龙门式五轴联动加工中心；北京第一机床厂和桂林机床股份有限公司的主轴转速l00000r／min的五轴高速龙门加工中心；北京市机电院的主轴转速15000r／min的五轴高速立式加工中心。这些机床的开发使我国在国防尖端工业的装备能力有了大幅度的提高，但是与国外同类产品相比还存在较大的差距。从国内的五轴联动加工中心的性能特点分析来看，差距具体体现在主轴转速、快速移动移和定位精度等。我国制造高速加工机床时所使用的电主轴仍需进口，我国自主开发和研制的五轴机床大多停留在样品阶段，在刚度与精度上与世界领先水平也有一定的差距。

1.3本论文主要研究内容

(1)总体设计方案及参数确定

在机床的总体方案设计过程中，主要对几种机床结构的优缺点做了论述和对比，然后选择并设计出了适用于本机床用于加工螺旋桨的功能、精度以及可靠性要求的最佳方案。在机床技术与结构参数确定过程中，主要把五轴联动机床所预期的使用要求和技术参数、机床要实现的运动和控制系统与国外相关先进机床进行分析对比，确定出符合本机床加工要求和市场需求的技术参数及机床系统。

(2)重要机械部件和结构研究

在机床主要机械结构的研究中，主要对机床的立柱、横梁、滑枕和主轴进行设计和布局，做了大量计算，确保机床大件和水平和竖直方向的驱动系统的合理和可靠，并有足够强度和刚度以及稳定性。

（3）机床传动系统的研究

本次设计的五轴联动机床中，本文主要讨论了y方向和z方向的传动机构。由于机床尺寸很大，因此各个构件的质量也很大，要求传动系统具有足够大的扭矩，同时还要保证较高的精度。

(4)验证

本文通过对轴和轴承以及各个机床大件如立柱、横梁、滑枕进行强度和刚度校核，同时进行有限元分析，来验证其精度是否达到要求。

第二章工作原理及总体方案设计

2.1机床总体设计的基本要求

一、加工精度和表面光洁度

机床的加工精度是指被加工零件在尺寸、形状和相互位置等方面能达到的准确程度。影响机床加工进度的因素有很多，例如机床的集合精度、传动精度、运动精度和刚度等。几何精度取决于机床主要运动部件的几何形状和相互位置。传动精度主要取决于传动系统中机构的制造精度和装配精度。运动精度是指机床部件在无外载荷的条件下以工作速度运转时的精度。