精密复合式镗铣加工中心作为机械制造生产中的大型基础设备,其在航空、航天、船舶、汽车、发电装置、军工等领域的产品制造中占据着重要地位,机床的加工精度和加工效率将直接影响到终端产品的质量和成本。本文在综合分析国内外镗铣床的结构特点和先进技术的基础上,通过组合创新与工艺原理性创新相结合,研发出拥有自主知识产权、国内外领先的精密复合式镗铣加工中心,研究并解决了在结构设计中的几个关键问题,具体的解决方法及结果如下:1.针对数控机床总体结构的布局型式,通过分析和归纳各类机床的运动及运动分配形式的特点,在对箱体类零件的结构特征进行深入分析的基础上,针对加工复杂箱体零件的设备进行了需求分析。在综合机床运动部件的轻质量、高刚度要求的基础上,提出了将龙门结构和卧式结构相结合,采用电主轴与机械主轴相结合的双主轴、单龙门立卧布局的复合化结构。2.针对主要功能部件结构设计,通过分析国内外镗铣机床先进结构的基础上,提出复合镗铣加工中心主要功能部件的具体结构形式,其中包含的关键技术有:重心驱动技术在镗削系统中的应用、高性能进给装置结构设计、精密回转工作台的结构设计,并重点研究了重心驱动中双丝杠的跨距对系统振动的影响。3.针对镗削主轴滑枕的挠曲变形引起的误差问题,提出了一种新型的“液压—拉杆”变形补偿法。利用有限元分析得到了滑枕挠曲变形的分布规律,基于材料力学相关理论计算得出了拉杆补偿力的初算值,同时结合有限元仿真与最小二乘法拟合得到拉杆补偿力与滑枕行程的关系曲线,通过分析得出了“液压—拉杆”补偿法能够将滑枕的最大挠曲变形误差控制在10μm之内。4.针对复合式镗铣加工中心的床身部件进行了结构设计和优化分析。在建立了三种不同筋板布置型式的床身结构的基础上,通过有限元分析比较了床身筋板布置型式以及筋板厚度变化对床身静动态特性的影响,基于床身综合性能的层次分析法与筋板厚度的灵敏度分析,优化了床身的筋板布置和筋板的几何尺寸参数。