随着核电、风电、航空航天等行业的发展,其关键共性零件——大型无缝环件的需求越来越大,性能要求也越来越高,大型无缝环件的生产制造技术及设备也随之受到越来越多的重视。目前,大型无缝环件生产厂家应用传统的车、铣、钻、磨等工序分离的工艺在不同的加工设备上进行生产,设备总投入高、占地面积大,而且由于工件多次装夹,加工精度难以保证、加工效率低、劳动强度大。而采用市场上的通用多功能立式车铣复合加工中心进行生产,机床功能利用率低而且价格昂贵。因此研制具有自主知识产权、性价比高的大型无缝环件专用车铣复合加工机床是很有必要的。本课题依据大型无缝环件径高比大的结构特点,加工工序多、精度要求高的工艺特点以及多品种、中小批量的生产特点,采用集成工艺,研制集车削、铣削、钻孔等功能的高效复合加工机床,一次装夹完成多道工序,实现大型无缝环件的高精、高效生产。根据用户对设备功能、性能的需要和大型无缝环件的特点,确定总体设计目标和设计要求。从设备性能、市场竞争力和实施可行性等角度出发,对多种机床方案进行综合对比分析确定最优方案。运用模块化设计的思想对方案进行规划,完成机床主要部件的设计及三维模型创建。在对典型切削工况切削力分析计算的基础上,对机床进给传动系统和主传动系统进行设计。包括滑板水平方向和滑枕竖直方向的直线进给传动系统,工作台铣削圆周分度进给系统,以及车削主传动和铣削主传动的设计计算。为保证机床加工精度,提高机床刚度,对机床关键部件——横梁结构进行研究。采用传统设计方法对焊接横梁和铸造横梁结构形式进行详细设计,并运用ANSYS Workbench进行静、动态性能分析。从静刚度、固有频率、重量、工艺性等方面对各方案进行综合对比评价,确定本课题机床横梁采用焊接结构代替铸造结构。