本文關(guān)鍵詞：重型機(jī)床裝配的多柔體模型及其誤差算法

  更多相關(guān)文章： 重型機(jī)床 裝配 多柔體系統(tǒng) 幾何誤差 定位誤差

【摘要】：龍門移動(dòng)式車銑加工機(jī)床是專門用于加工核電部件水室封頭的重型機(jī)床。重型機(jī)床裝配工藝的可靠性是重型機(jī)床精度實(shí)現(xiàn)的前提。裝配工藝好壞的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是機(jī)床的裝配幾何誤差、定位誤差以及切削誤差。目前,有關(guān)誤差控制的方法,多是采用檢測(cè)、識(shí)別、補(bǔ)償?shù)仁侄?是裝配后誤差超差補(bǔ)救的一種方法,未能從裝配過(guò)程的精確控制實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配后幾何誤差、定位誤差的控制。本文在誤差建模理論和相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上,以降低裝配幾何誤差、定位誤差為目的,采用多體系統(tǒng)理論、因子分析法、分形幾何學(xué)、模態(tài)分析法,進(jìn)行重型機(jī)床幾何誤差、定位誤差建模及裝配誤差調(diào)控方法研究:針對(duì)重型機(jī)床載荷傳遞的復(fù)雜性,利用拓?fù)鋵W(xué)原理,建立機(jī)床拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),形成關(guān)聯(lián)矩陣及低序體陣列;以機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能作為切入點(diǎn),建立棱柱銷型約束、回轉(zhuǎn)銷型約束的約束方程;對(duì)部件進(jìn)行柔體假設(shè),利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法,建立部件體內(nèi)、結(jié)合面間位姿與載荷的關(guān)系矩陣,結(jié)合低序體陣列,建立整機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程。利用ADAMS多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研裝配工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行裝配幾何誤差的誤差源識(shí)別;為構(gòu)建裝配變量與準(zhǔn)則層變量關(guān)系,分別利用多公差要求耦合分析法解算形位誤差源,用分形維數(shù)法解算接觸剛度。分析重型機(jī)床裝配幾何誤差的形成過(guò)程,依據(jù)工藝數(shù)據(jù),按照定位、預(yù)緊、接觸的順序?qū)C(jī)床在ADAMS平臺(tái)中進(jìn)行裝配,提取裝配前后位姿值并解算出垂直鏜銑頭、刀架、橫梁、龍門架部件的重要裝配幾何誤差,通過(guò)四項(xiàng)誤差的檢測(cè)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了算法的可行性。對(duì)重型機(jī)床的定位運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析,識(shí)別出關(guān)鍵影響因素。針對(duì)重復(fù)定位誤差所具有的統(tǒng)計(jì)學(xué)含義,進(jìn)行了傳動(dòng)剛度、接觸剛度、動(dòng)靜摩擦系數(shù)以及形位誤差的位變性分析。利用進(jìn)給系統(tǒng)多體模型,解算龍門移動(dòng)式車銑加工機(jī)床X軸、Y軸、Z軸的定位誤差,并依據(jù)國(guó)標(biāo)公式,解算出各軸線的雙向定位精度、雙向重復(fù)定位精度及反向差值。利用模態(tài)分析法,驗(yàn)證了多體系統(tǒng)理論應(yīng)用于重型機(jī)床誤差建模的可行性。在機(jī)床裝配幾何誤差模型基礎(chǔ)上,利用響應(yīng)分析法,識(shí)別出關(guān)鍵裝配結(jié)合面,并繪制出形位誤差源、接觸誤差源、位姿誤差三坐標(biāo)曲面;利用等高線圖法判斷可行性裝配區(qū)域范圍,給出重型機(jī)床裝配幾何誤差調(diào)控方案。在機(jī)床定位誤差模型基礎(chǔ)上,建立重型機(jī)床定位誤差控制的層次關(guān)系圖;設(shè)計(jì)216組因素分析實(shí)驗(yàn),解算傳動(dòng)剛度、接觸剛度、動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差、形位誤差與機(jī)床定位誤差的相關(guān)系數(shù),確定調(diào)控順序;利用曲線回歸分析法,確定接觸剛度與定位誤差影響因子數(shù)學(xué)關(guān)系,解算出接觸剛度調(diào)控范圍;按照調(diào)控順序,分別解算出傳動(dòng)剛度調(diào)控范圍以及動(dòng)靜摩擦系數(shù)調(diào)控范圍。在此基礎(chǔ)上,給出一種裝配工藝方案,將裝配方案應(yīng)用于企業(yè),并檢測(cè)加工零件的尺寸精度,精度檢測(cè)結(jié)果符合零件出廠合格標(biāo)準(zhǔn),證明了調(diào)控方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：重型機(jī)床 裝配 多柔體系統(tǒng) 幾何誤差 定位誤差
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG502;TG95
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究目的和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 重型機(jī)床裝配幾何誤差12-13
• 1.2.2 重型機(jī)床定位誤差13-15
• 1.2.3 重型機(jī)床裝配工藝設(shè)計(jì)方法15
• 1.2.4 多體系統(tǒng)理論15-17
• 1.3 課題來(lái)源及論文研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 重型機(jī)床的多體系統(tǒng)模型18-38
• 2.1 重型機(jī)床部件的低序體陣列18-20
• 2.2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)約束方程及位姿載荷關(guān)系矩陣20-27
• 2.2.1 機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能分解20-22
• 2.2.2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)約束方程22-23
• 2.2.3 機(jī)床體內(nèi)位姿與載荷關(guān)系矩陣23-26
• 2.2.4 機(jī)床結(jié)合面間位姿與載荷關(guān)系矩陣26-27
• 2.3 重型機(jī)床多柔體系統(tǒng)模型27-37
• 2.3.1 機(jī)床多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型27-29
• 2.3.2 機(jī)床部件狀態(tài)矢量的傳遞方程29-37
• 2.3.3 整機(jī)狀態(tài)矢量的傳遞方程37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 重型機(jī)床裝配幾何誤差建模方法38-54
• 3.1 重型機(jī)床部件的裝配誤差源38-45
• 3.1.1 機(jī)床部件的裝配誤差源辨識(shí)方法38-40
• 3.1.2 機(jī)床部件的形位誤差源解算方法40-43
• 3.1.3 機(jī)床部件的接觸誤差源解算方法43-45
• 3.2 機(jī)床裝配幾何誤差形成過(guò)程45-48
• 3.3 機(jī)床裝配幾何誤差解算方法及結(jié)果48-52
• 3.4 重型機(jī)床裝配幾何誤差檢測(cè)結(jié)果52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 重型機(jī)床定位運(yùn)動(dòng)誤差解算方法54-72
• 4.1 機(jī)床定位誤差影響因素54-58
• 4.2 機(jī)床重復(fù)定位誤差影響因素58-64
• 4.2.1 重型機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)剛度的位變性分析58-60
• 4.2.2 機(jī)床部件間接觸剛度位變性分析60
• 4.2.3 機(jī)床動(dòng)靜摩擦系數(shù)位變性分析60-61
• 4.2.4 重型機(jī)床形位誤差位變性分析61-64
• 4.3 重型機(jī)床定位與重復(fù)定位誤差解算64-66
• 4.3.1 龍門Y軸線移動(dòng)的定位精度解算64-65
• 4.3.2 垂直刀架X軸線移動(dòng)的定位誤差解算65
• 4.3.3 垂直刀架Z軸線移動(dòng)的定位誤差解算65-66
• 4.4 重型機(jī)床多體動(dòng)力學(xué)模型的模態(tài)驗(yàn)證法66-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第5章 重型機(jī)床裝配誤差調(diào)控方法72-88
• 5.1 機(jī)床裝配幾何誤差調(diào)控方法72-74
• 5.2 機(jī)床定位誤差調(diào)控方法74-85
• 5.2.1 調(diào)控方案的層次結(jié)構(gòu)74-76
• 5.2.2 調(diào)控順序的確定方法76-77
• 5.2.3 調(diào)控變量的范圍與調(diào)控結(jié)果77-81
• 5.2.4 裝配工藝方案及其裝配結(jié)果對(duì)比81-85
• 5.3 機(jī)床加工水室封頭誤差檢驗(yàn)結(jié)果85-87
• 5.4 本章小結(jié)87-88
• 結(jié)論88-90
• 參考文獻(xiàn)90-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95-96
• 致謝96

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