多功能复合化数控机床以其高效、经济、应用广泛等优点被越来越多地使用在机械加工中,它解决了加工工序不集中,生产效率低等问题,因此,复合化的优越性得以越来越突出。而车铣复合数控机床作为多功能复合化数控机床的一种,它又以大中型的车铣复合数控机床为主,被应用在建筑设备、水利设备、矿山机械设备等大型设备的零部件加工中。中小型的高速、经济型车铣复合数控机床因其对主轴的转速、机床的加工效率和经济性等要求较高,故在研制过程中出现的问题较多,而且现在市场对于小批量、个性化生产的需求在不断增加。本文就是以解决这些问题为出发点,依托校企合作的机会,参与到浙江嘉兴某数控机床生产企业研制一台中小型高速又经济的车铣复合数控机床的项目之中。因为主轴部件是整机的核心部件之一,其性能又是评价机床性能的一项主要指标,故本文把工作重心放在该机床的主轴部件上,对其进行结构设计与性能分析。本文做的主要研究内容有:(1)根据CXK6130型车铣复合数控机床的技术参数及规格要求,对它的主轴部件进行了结构设计、校核及选型。其中包括主轴伺服电机的选型,对初步设计的主轴结构进行校核,以及主轴轴承的选型、配置与校核,皮带及皮带轮的选用。(2)运用CATIA建立主轴部件的三维模型,接着将模型载入ANSYS Workbench有限元分析软件,并用ANSYS Workbench对主轴部件的静态特性做了详细的分析,然后根据分析、计算结果,证明了机床的主轴部件结构静刚度满足了机床的设计要求。(3)首先,用ANSYSWorkbench分析了主轴部件的动态特性,并用经典的传递矩阵法结合MATLAB计算得到了主轴部件的固有频率及一阶主振型;接着,通过对一阶主振型的分析,验证了ANSYSWorkbench模态分析结果的合理性;然后,搭建实验系统,通过振动测试分析了它的动态特性并与ANSYSWorkbench的模态分析结果做对比,得到了主轴部件的固有频率误差控制仅在4.25%以内;最后,分析了主轴结构参数变化对主轴部件静、动态特性产生的影响。(4)通过分析主轴部件的不平衡惯性力,并对主轴部件的动平衡进行动平衡测试,最后得出主轴部件满足CXK6130型车铣复合数控机床的平衡度要求。为了进一步降低不平衡惯性力,阐述了降低不平衡惯性力的措施。(5)针对CXK6130型车铣复合数控机床的主轴定位锁紧问题,设计了一种装配简单、结构紧凑、锁紧稳定和通用性强的主轴碟刹部件。