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成果简介:水室封头是核电设备关键零件之一，其形状复杂、加工难度大，急需高精度高性能复合加工机床，以满足其批量化生产的加工要求。燕山大学以“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项项目为依托，与齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司、上海重型机器厂等大型企业紧密合作，研制了水室封头专用数控龙门移动式车铣加工中心。其工作台直径5700mm，龙门架移动行程4200mm，B轴转角±50°，加工工件直径6300mm，工作台承重150吨，铣削主轴额定扭矩8000Nm，工作台具有旋转、分度两种功能，并可实现旋转与分度的互锁。燕山大学承担了该加工中心的静动态特性分析、优化设计及可靠性研究任务，提出了一种横梁概念设计方法，将三维拓扑优化问题转化为二维拓扑优化问题，得到了具有较好静动态特性的横梁筋板布置形式和空间构型；创新设计了一种带有卸荷装置的B轴结构，使转盘和溜板箱间的最大间隙减小一半，提高了B轴旋转精度；提出了可摆动滑枕挠曲变形的补偿方法，借助液压施力杆的轴向平衡布置及拉压性质的实时转换，有效解决了可摆动滑枕在摆动角度和伸出长度综合作用下复杂挠曲变形补偿难题；提出了一种极小样本机床可靠性评估方法，通过相似机床故障数据和少量现场试验数据的融合，实现了单台机床样本的可靠性评估。 项目成果可应用于其它重型数控机床的优化设计、误差补偿及可靠性评价。