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以XK2525-80-5X高速五轴龙门加工中心为研究对象,建立该加工中心的刚柔耦合模型,识别整机薄弱环节,并针对相关部件的结构进行优化设计。本文主要内容如下:(1)利用ADAMS和Hypermesh分别建立立柱、溜板、横梁和滑枕单独为柔性体的加工中心刚柔耦合虚拟样机模型,以刀尖运动过程中的偏移量平均值、标准差、最大值和最终误差为评价标准,通过运动学仿真,分析对比四个部件对整机运动的影响程度,发现溜板和横梁在整机运动过程中对X轴和Z轴方向的运动影响较大,滑枕对Y轴方向影响较大。(2)根据溜板单独柔性化处理建立的刚柔耦合模型的运动学仿真结果,对溜板X轴和Z轴方向动静刚度进行优化,并根据实际工程需求,将溜板生产工艺由铸造换为焊接,最终由溜板导致的加工中心刀尖X轴和Z轴方向的运动偏移量的平均值降低50.22%和15.76%,标准差降低43.66%和44.63%。(3)利用灵敏度分析和正交试验法对横梁X轴和Z轴方向动静刚度进行了优化,横梁导致的加工中心刀尖运动偏移量平均值分别降低32.97%、24.63%,偏移量标准差分别降低43.70%、34.78%;利用截面优化的方法对滑枕结构进行了优化,改善整机Y轴方向的运动性能。(4)建立溜板、横梁和滑枕优化后的整机模型,与原整机的动静态特性和运动性能进行对比。结果表明,虽然整机质量增加了 1.92%,但在相同载荷和约束下,优化后加工中心刀尖在X轴、Y轴、Z轴方向的最大静变形分别降低了 10.49%,3.30%和14.43%;前三阶约束模态频率分别提高了 5.34%、10.45%和2.41%;整机运动过程中刀尖各坐标轴方向的偏移量平均值分别降低了 32.97%、6.15%和24.63%,标准差降低了 43.70%、14.59%和34.78%。加工中心整机的综合性能得到了改善。