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近年来,越来越多的复杂零件需要使用五轴机床进行高精、高效地加工,五轴加工中心正成为未来机床发展的一大趋势,而使用耳轴式直驱回转工作台是五轴机床回转运动的主流驱动方式之一。在高精加工中,机床热变形造成的误差在总误差中占有很高的比例,解决热误差问题是提高机床加工精度的重要手段。 针对回转工作台热变形导致五轴机床产生加工误差的问题,基于耳轴式直驱回转工作台虚拟样机平台,对工作台的热特性进行研究,通过温升与偏移数据建立热误差预测模型。论文的主要研究内容包括: (1)对工作台虚拟样机的功能、部件及结构进行分析,给出热分析的基础理论及其研究方法,为后续热特性分析提供参考。结合工作台实际结构分析主要的热变形形式,基于多体运动学理论建立理想及有热误差运动模型,该模型适用于一种使用本文所研究工作台的五轴立式加工中心; (2)建立工作台的热流模型,研究热量的产生、流动及散失过程。分析热源的产热机理,计算其产热量。简化电机冷却液的流动模型,推导其对流换热系数的理论估算公式。分析机械加工零件粗糙表面接触热阻的产生与影响,得到简化的计算方法。各项结果为工作台热特性分析提供了准确的初始条件; (3)对仿真模型建立、类型选取、网格划分、求解设置等仿真准备工作进行较全面的分析。基于ANSYS Workbench软件对工作台的热特性进行了研究,得到工作台温度分布与变形、冷却液的温度与对流换热系数等静态结果,以及选定测点温升与变形的动态关系,同时研究了冷却液流量与流入温度对工作台热特性的影响。最后,分别从定性与定量的角度对仿真分析结果进行了验证; (4)初选多个温度测点,通过R型聚类分析分组,通过逐步回归分析进一步筛选测点。以测点温度值作为输入,台面偏移作为输出,分别基于多元线性回归及BP神经网络建立热变形误差预测模型,并对两种模型进行了比较。