论文摘要：直驱式A/B摆角万能铣头的设计与研制

直驱式双摆角铣头和机械式双摆角铣头比较，它的优点是结构简单、传动环节少，由此带来更高的精度。目前国内装备的直驱式双摆角铣头大多是直接从国外引进，这导致了我国高档数控机床的发展相对滞后。本课题通过广泛调研国内外相关产品的发展现状以及产品自身的市场定位，设计了一款满足航空铝合金加工的高精度、高可靠性的直驱式双摆角铣头，并对铣头的机械结构、静力学性能、模态特性进行了分析研究。

首先，本文参考国内外各主要厂家铣头的结构特点，并结合相关标准和用户的对铣头的设计指标，制定了铣头的总体结构布局、驱动系统的结构、轴系的结构、系统润滑冷却方案，在此基础上进行各部件的详细设计；

其次，通过拓扑优化方法设计出一种材料最佳分布、变形小、基频大的铣头支架，满足对铣头的静态验收要求。根据铣头的总质量和总体结构的变形要求，对铣头的箱体和支架这两个关键结构件的多个特征设置了相应的特征参数，采用参数优化的方法，得出一种在重量不变的情况下结构变形最小的铣头方案。

然后，为了研究铣头在动载荷下的工作特性，进行了动态特性分析。介绍了模态分析的基本理论,对铣头的结构进行了模态分析，得出铣头的前十阶固有频率和振型，从而可以有效避开相应振型下的共振。

最后，根据双摆角铣头的精度检验报告总结全文研究内容，并对防止铣头的力矩电机因发热而产生的变形、误差补偿、铣头的系列化研制等问题进行了展望。

本文研究工作是 “高档数控机床与基础制造装备” 科技重大专项课题“A/B双摆角数控万能铣头”的子研究课题，课题编号：2009ZX04011-015。配套本项目开发完成的A/B双摆角铣头的五轴联动加工中心，将在成飞公司和沈飞公司得到应用，完成型号和新型飞机零件的数控加工，可以作为示范工程的一部分。

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