随着高速加工技术的不断发展,电主轴作为数控机床及加工中心的核心部件,其对整体机床的性能和质量有着至关重要的作用。而对于水冷式钻铣用电主轴,其具有高转速,大功率,低扭矩的特点。其利用机床冷却液进行水冷循环的方式,可有效的降低电主轴温度,并且使电主轴结构更加紧凑。论文应用Ansys分析技术对钻铣加工中心水冷式高速电主轴项目中几项关键部件进行了设计对比,包括转轴的结构设计及动平衡计算,电磁部分的分析与对比,旋转密封结构的对比优化。应用计算机软甲soildworks,workbench,maxwell对电主轴主要结构参数进行了优化,并与传统计算结果进行了对比。论文研究内容为:(1)电主轴原型结构的主要结构计算通过对电主轴的定转子主要结构尺寸及主要参数的计算及返算,得出了其允许误差内的最优解。最终得出了满足电主轴设计需求的主要结构尺寸。(2)电磁性能计算及Ansys Maxwell仿真分析通过电磁性能计算,同时利用Ansys Maxwell进行仿真分析及对比。分析结果得出了,额定工作条件下的同步转速,额定扭矩,效率基本满足设计需求。(3)转轴内部弹簧拉刀装置的设计根据加工中心的安装刀柄尺寸及拉刀力要求,论文设计了合理的拉刀结构。通过对不同蝶形弹簧尺寸及组合形式(叠合,对合)数量的计算,得到所要求拉刀力下的最优解。(4)转轴部件的设计计算及有限元分析高速电主轴的转轴部件,是电主轴的核心部件之一。论文对空心转轴壁厚结构形式进行了研究;同时对高速转轴的旋转特性,包括固有频率、动平衡及电主轴负载下的扰度量进行了分析计算。并使用Ansys Workbench进行了静力学分析及模态分析。(5)电主轴的旋转密封结构的优化设计由于加工过程中,飞溅的切削液、环境尘埃等介质会通过旋转间隙进入电主轴内部,使轴承及电机的旋转性能和寿命受到影响,因此选用和设计合理的旋转密封结构对电主轴至关重要。论文通过对不同旋转密封形式的分析,重新对电主轴所需的旋转密封结构进行了设计,达到了更合理的密封结构。