多轴自动钻铣装置设计研究

作     者：马砚 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王广林

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：多轴装置 钻铣设备 倾斜角度加工 有限元分析 

摘      要：航空航天产品的机械零件一般用铝合金材料（如5A06等）铣削加工成形,部分结构件还需要铆接。实际生产中为了保证某些重要、带有复杂结构特征零件的加工质量,需要对零件进行一次装夹,实现多种工艺加工。要在零件任意角度的侧壁加工孔等特征,三轴加工机床、四轴车铣复合机床因自身结构布局的限制,机床本身实现这些加工动作有一定的难度。本文为了解决类似特征零件的加工问题,研究设计一种可完成零件复杂表面特征、任意倾斜角度侧壁加工的多轴自动钻铣装置设备。首先结合实际加工经验,总结这种设备所需要的功能、布局方案、参数,综合分析论述后采用类似五轴机床方案;其次按照实际加工过程中粗加工工艺参数,计算电主轴的功率,确定电主轴型号,并预选相关选配件完成多轴自动钻铣装置设备的设计方案;然后借鉴工程经验,选用西门子配套的五轴数控系统,设计该设备的检测、润滑、冷却、防护等辅助功能;最后按照设计方案计算该设备X轴驱动系统的滚珠丝杠、伺服电机的力学性能参数,研究关键驱动选配件的承载能力,同时参照类似方式,计算确定了各个轴选配件的型号。并对设计的机械铸件进行有限元分析,考察铸件力学性能。通过在研究设计过程中逐步论述、分析、细化相关方案,明确相关参数,使多轴自动钻铣装置设备从模糊概念到设计成型。从设计理论上,该设备能够满足对零件复杂表面特征、任意倾斜角度侧壁加工的需求。