項目研究的背景及用途:為了提高對生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性，滿足快速多變的市

場需求，近年來全球機(jī)床制造業(yè)正在積極探索和研制新型多功能的制造裝備與系

統(tǒng)，其中在結(jié)構(gòu)技術(shù)上的突破性進(jìn)展當(dāng)屬九十年代問世的并聯(lián)機(jī)床(Parallel

Machine Tool)，又稱虛(擬)軸機(jī)床(Virtual Axis Machine Tool)或并聯(lián)運動學(xué)機(jī)器

(Parallel Kinematics Machine)。并聯(lián)機(jī)床是以并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)的數(shù)控機(jī)

床。這種新型制造裝備在構(gòu)思上體現(xiàn)了現(xiàn)代系統(tǒng)集成的思想，在功能上是加工、

測量、裝配與物料搬運等多種工藝過程的集成，在性能上是高剛度、高精度、高

速度、高柔性、輕重量、低成本的集成，是知識經(jīng)濟(jì)初見端倪的高科技數(shù)控加工

裝備。

天津大學(xué)于 1998 年 10 月得到天津市科委“95”重點科技攻關(guān)項目資助，開

展了可實現(xiàn)三平動自由度并聯(lián)機(jī)床的設(shè)計理論、關(guān)鍵技術(shù)和樣機(jī)建造工作，旨在

在國內(nèi)率先開發(fā)出一臺具有國際領(lǐng)先水平的，可完成自由曲面加工的三軸聯(lián)動并

聯(lián)機(jī)床產(chǎn)品化樣機(jī)。該項目于 1999 年 2 月被列入天津大學(xué)“211”工程跨世紀(jì)標(biāo)

志性成果管理項目，同時得到天津第一機(jī)床總廠的參與和支持。

技術(shù)原理及流程:所研制的三平動自由度并聯(lián)機(jī)床采用 3-HSS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為

傳動進(jìn)給機(jī)構(gòu)(在此，H—螺旋副，S—球面副)，由底座、動平臺和三對立柱——

滑鞍——支鏈組成。每條支鏈中含三根平行定長桿件，各桿件一端與滑鞍，另端

與動平臺用球鉸連接。滑鞍由伺服電機(jī)和滾珠絲杠螺母副驅(qū)動，沿安裝在立柱上

38天津大學(xué)科技成果選編

的滾動導(dǎo)軌作上下移動。該機(jī)床主要用于三坐標(biāo)高速銑、鏜加工，主要解決以下

關(guān)鍵技術(shù):

(1)柔性并聯(lián)機(jī)床總體結(jié)構(gòu)概念設(shè)計和虛擬樣機(jī)設(shè)計;

(2)主模塊工作空間與靈活度分析，以及結(jié)構(gòu)參數(shù)尺度綜合技術(shù);

(3)主模塊單元控制和在線精度補(bǔ)償技術(shù)，以及靜、動剛度預(yù)估與評價

技術(shù);

(4)多主模塊協(xié)同控制核心算法，以及硬件匹配和編程技術(shù)。

成果水平及主要技術(shù)指標(biāo):天津質(zhì)量監(jiān)督局第12站對樣機(jī)的檢測結(jié)果表

明，各項性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到天津市科委立項合同中的各項指標(biāo)。樣機(jī)的主要幾何

精度、運動精度、工作精度已經(jīng)達(dá)到或接近加工中心精度水平，重量明顯輕于傳

統(tǒng)機(jī)床，而剛度顯著大于傳統(tǒng)機(jī)床。

獲得天津市科技發(fā)明二等獎及一項專利。

市場分析及效益預(yù)測:國家科技部在指定我國制造與自動化領(lǐng)域“十五”

計劃與2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃前期報告“先進(jìn)制造工藝裝備”中明確指出:應(yīng)抓住時機(jī)，

搶在國外產(chǎn)品占領(lǐng)我國市場之前，開發(fā)我國自己的并聯(lián)機(jī)床產(chǎn)品。“十五”期間，

要以并聯(lián)機(jī)床開發(fā)為契機(jī)，面向多品種、小批量、靈活多變的生產(chǎn)環(huán)境，建立新

型系列化并聯(lián)機(jī)床的生產(chǎn)基地。

根據(jù)國家機(jī)械局機(jī)械科學(xué)院對 2005～2015 年機(jī)械制造裝備市場預(yù)測估計，

并聯(lián)機(jī)床的國內(nèi)市場需求量約為 500 余臺/年。

3.同步構(gòu)型數(shù)控機(jī)床

4.石英撓性加速計自動裝配系統(tǒng)

5.深海石油大型機(jī)電裝備開發(fā)