精密智能复合式镗铣加工中心是装备制造业的基础设备,在诸多领域均居于重要地位,特别是针对军事装备中复杂箱体类零件的加工。其制造精度和效率直接影响终端产品的质量和成本。而加工中心各关键功能部件又直接影响着其整体加工精度和效率。本文在国家863计划重点项目支持下。笔者综合分析国内外相关先进技术和设计经验,通过对关键功能部件的结构优化设计及误差补偿有效提升了镗铣加工中心的加工精度及效率。以TX-1600G镗铣加工中心镗轴滑枕为研究对象。在各工况下对其进行静、动态特性分析,为后续优化提供数据基础。基于SIMP法并结合折衷规划法和功效函数法,以应变能和模态特征值为综合目标函数设计响应,结构体积分数和几何尺寸为主要约束条件,并综合考虑制造工艺性等因素,进行多目标拓扑优化设计。在此基础上通过有限元分析,选用双X形附加筋板方案进一步加强滑枕抗变形能力。经对比分析,滑枕新结构较原结构形变大幅减小、最低固有频率显著增加、自重减轻,有效提高了镗削加工精度和效率且降低了材料成本。以拓扑优化后的滑枕新结构为研究对象,以最小化滑枕各节点应变能密度最大值为优化目标,体积分数为约束条件,完成了旨在改善镗轴滑枕应力分布,增加材料利用率,减小应力集中,提高加工精度长期可靠性的形状优化设计,并达到了预期目标。为进一步提高加工中心镗削加工精度,本文采取“液压—拉杆”补偿法降低滑枕挠曲变形误差。通过有限元分析获得滑枕挠曲变形规律,根据相关理论算出补偿力初算值,应用有限元技术及最小二乘法,最终拟合得补偿力与滑枕行程曲线。经分析表明“液压—拉杆”补偿法可有效进一步降低镗削加工误差。以镗铣加工中心主轴滑台为研究对象,基于变密度法,以应变能和模态特征值为优化目标,结构体积为主要约束条件,并综合考虑制造工艺等其它因素,完成了旨在提高加工中心加工精度和效率的多目标拓扑优化设计。最后,达到了预期目标。