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开榫机是实木加工的核心装备，也是木工行业生产中应用数控技术的机床之一，开榫机是实木家具机械最独特的设备，传统开榫机非常完善，近代新型开榫机技术的进步主要体现在数控、自动化、一次成型和专业化上，但是国内市场上还没有完成多种古典家具复杂榫头的机床。 本课题针对家具复杂榫头的加工工艺，提出一种四轴古典家具榫卯复合加工中心的方案，在已有原型机的基础上，并根据该方案对四轴古典家具榫卯复合加工中心的结构进行设计与优化。 通过对家具复杂榫头结构尺寸和工艺要求的分析，确定四轴古典家具榫卯复合加工中心的组成和布局，并在研究家具复杂榫头的制造工艺基础上，对机床的部件结构进行详细的设计分析。采用SolidWorks对四轴古典家具榫卯复合加工中心结构进行三维建模，并通过虚拟装配仿真，建立加工中心虚拟样机，为后期加工中心静态分析、模态分析打下基础。 针对四轴古典家具榫卯复合加工中心的工作特性对整机结构进行有限元仿真，基于有限元理论对整机的静动态特性进行分析，分析结构薄弱点，并对关键功能部件（立柱）建模、分析和优化。以提高立柱的抗振性能为出发点，通过改变四轴古典家具榫卯复合加工中心立柱的内部结构，寻求优化立柱的设计方案。以改变立柱结构固有频率为优化目标，提出该立柱结构的优化方案，并对方案进行分析。分析结果表明，在保持结构质量稳定的情况下，立柱的动态性能有了相应的提高。 通过对复合加工中心的夹具系统进行分析，列出夹具系统的拓扑结构、低序体阵列和特征矩阵。并对夹具系统进行误差分析，建立了空间误差模型。判断装配精度对加工精度的影响，并对夹具系统进行优化改造，通过实际加工，验证优化改造的合理性。