【摘 要】
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随着我国社会经济的快速发展,用于3C电子产品小型零配件加工设备的市场需求将会进一步扩大,由于国外技术封锁以及国内相关研究技术相对滞后,导致国产机床加工精度和效率较低,高精机床大部分依靠进口。目前,在机床设计时,设计人员往往采用过大的安全系数,一方面不符合节能减排的国家战略方向,另一方面大大增加了企业的制造成本,同时由于机床的结构优化技术掌握不足,导致机床不能满足3C产品的加工精度要求。本文以某企业
【基金项目】
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“2019-2020年度广东省重点领域研发计划智能机器人和装备制造重大专项”—高速直驱高精度数控机床的研发及应用（项目编号:2020B09092702）；
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随着我国社会经济的快速发展,用于3C电子产品小型零配件加工设备的市场需求将会进一步扩大,由于国外技术封锁以及国内相关研究技术相对滞后,导致国产机床加工精度和效率较低,高精机床大部分依靠进口。目前,在机床设计时,设计人员往往采用过大的安全系数,一方面不符合节能减排的国家战略方向,另一方面大大增加了企业的制造成本,同时由于机床的结构优化技术掌握不足,导致机床不能满足3C产品的加工精度要求。本文以某企业生产的XZH246Z型高速直驱高精数控机床为例,研究其关键件的高刚度轻量化设计。主要研究工作如下:（1）分析XZH246Z型机床关键件结构特性,确定关键件的载荷传递规律;分析机床整机的动静态性能,根据整机的有限元分析结果确定关键件承载特性以及机床的薄弱环节,为后续的关键件优化奠定基础。（2）提出一体式龙门结构件综合优化策略,结合力平衡原理的传力路径方法与功能截面分解法,形成一种复杂载荷下三维承载模型传力路径可视化的快速实现方法,分析不同路径轨迹的承载规律,提出龙门架外轮廓改进方案;利用多工况拓扑优化提取龙门架内部筋板拓扑构型,建立龙门架优化后新模型,验证其力学性能及轻量化效果。（3）分析溜板箱的动静态特性,制定溜板箱优化方案,给出溜板箱加强筋板尺寸参数与结构性能之间灵敏度关系,构建关键尺寸优化数学模型,确定关键尺寸最佳参数组合,开展仿真分析验证溜板箱优化效果。（4）研究不同形状出砂口元结构的动态性能,提取元结构和出砂口尺寸的最佳参数组合,验证元结构优化的有效性;建立筋板优化数学模型,得到床身元结构改进新模型,验证关键部件改进后机床整机的力学性能及轻量化效果。
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