精密数控立式车铣复合加工中心是高档数控机床装备中的一种,主要用于盘形,环形,内外圆柱面、内外圆锥面、端面等大型零件的粗、精加工。在大型风电设备中定、转子;大型工程机械中的旋转底座及支架,航空发动机中的叶环、叶盘;大型盾构机中的掘进盘体等大型零件的加工。精密数控立式车铣复合加工中心是保证此类零件加工精度及性能的主要制造装备。本文结合企业精密数控立式车铣复合加工中心新产品的研发项目为例,对精密数控立式车铣复合加工中心的关键技术进行了研究,以实现整机的高精密、高转速和高稳定性。对精密数控立式车铣复合加工中心的基础部件进行了优化设计,以提高基础部件设计的精准度。主要研究内容包括以下几个方面:(1)首先根据数精密数控立式车铣复合加工中心的功能要求,确定精密数控立式车铣复合加工中心的总体布局和设计方案。(2)重点对伺服进给系统、主轴传动系统、回转工作台传动系统和刀库的结构进行了设计和计算。并对精密数控立式车铣复合加工中心的扩展功能辅助部件主轴垂直平衡运动系统进行了设计。(3)建立精密数控立式车铣复合加工中心床身和立柱的有限元模型,然后对精密数控立式车铣复合加工中心的实际加工情况进行受力分析和切削力的计算。最后对有限元模型进行有限元分析前期处理,包括床身和立柱网格划分,约束、载荷施加等。结合有限元理论,对床身和立柱的有限元模型进行了静力分析和模态分析。根据分析的结果,找出其中的薄弱环节,确定需要优化改进的地方,为后续的工作指明了方向。(4)对床身内部的筋板进行分析,首先提出床身的三种筋板布局方案并对其进行模态分析,选出合理的筋板布局形式。然后提取出床身内部的元结构,利用变量分析法,以基频为优化目标,找出合理的结构优化参数。在此基础上,提出床身的两种结构的优化设计方案,并通过对比分析提出最终的优化方案。利用变密度法对立柱结构进行拓扑优化,根据拓扑优化的结果对立柱结构进行优化改进,并对优化后的立柱结构进行静、动态分析。分析结果表明,优化后的立柱质量有所降低,基频有所提高,达到了预期的优化效果。