本文關鍵詞：機床主軸系統(tǒng)的計算機輔助公差設計與優(yōu)化

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【摘要】：當今制造業(yè)瞬息萬變,如何在產品設計初期就確保初始設計方案的可靠性與正確性,是一個亟待解決的問題。主軸作為機床的核心功能部件,其性能一直是評價機床的工作性能的重要指標。本文在分析國內外計算機輔助公差設計和主軸系統(tǒng)公差設計現(xiàn)狀的基礎上,系統(tǒng)研究了主軸系統(tǒng)的誤差模型、公差約束的數(shù)學模型及公差分析方法等,開發(fā)了主軸系統(tǒng)公差分析軟件,最后利用公差分析軟件CETOL6sigma驗證了本次研究成果的準確性和可靠性。本文主要研究內容如下:第一章重點闡述了計算機輔助公差設計和主軸系統(tǒng)公差設計的研究現(xiàn)狀,分析總結了現(xiàn)階段中研究存在的問題,在此基礎上提出了本次研究的課題,最后對論文研究的主要內容和論文框架作了簡要介紹。第二章分析了本課題的研究思路及方法,研究了主軸系統(tǒng)誤差建模相關的理論與方法,建立了兩支承主軸系統(tǒng)誤差模型。同時研究了尺寸公差和形位公差約束的數(shù)學模型,著重對尺寸公差的圓柱副接觸和形位公差中的平行度和圓度公差語義進行了詳細的表述。最后研究了敏感度、貢獻度及常用公差分析方法,并對敏感度、貢獻度和統(tǒng)計法等的計算公式做了詳細推導,為之后的主軸系統(tǒng)公差分析軟件的編制提供了理論依據(jù)。第三章研究對比了各種軟件開發(fā)平臺,然后選擇Matlab軟件為開發(fā)平臺,從軟件的功能模塊分析、軟件的設計流程、軟件的用戶界面等幾方面,詳盡的闡述了主軸系統(tǒng)公差分析軟件開發(fā)流程,為后面各類型主軸系統(tǒng)的公差分析提供了良好的工具和平臺。以某機床廠主軸系統(tǒng)為例,以機床廠經驗法所得到的公差作為輸入參數(shù),仿真檢驗其公差設計效果,并以公差的貢獻度和敏感度為量化依據(jù),對主軸系統(tǒng)的初始公差進行調整和優(yōu)化。最后以優(yōu)化后的公差數(shù)值為基礎,將主軸系統(tǒng)的跨距參數(shù)和公差設計相結合,研究主軸系統(tǒng)的跨距參數(shù)與裝配質量之間的變化規(guī)律。第四章研究了常用公差分析軟件及其異同點,運用CAD軟件建立了主軸系統(tǒng)的三維幾何模型,并對其進行了結構簡化。然后利用公差分析軟件CETOL 6sigma,從分析目標、各零件之間的運動副關系、各零件的拓撲關系上入手,建立了主軸系統(tǒng)的公差設計仿真模型,以驗證本次研究成果的準確性和可靠性。第五章總結了全文的內容和研究工作,并對主軸系統(tǒng)公差分析與優(yōu)化的后續(xù)研究進行了展望。
【關鍵詞】：主軸系統(tǒng) 公差設計 貢獻度 敏感度 CETOL 6sigma
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG502.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 計算機輔助公差設計11-13
• 1.2.2 主軸系統(tǒng)公差設計13-14
• 1.2.3 主軸系統(tǒng)結構設計14-15
• 1.2.4 國內在主軸系統(tǒng)公差設計中存在的不足15-16
• 1.3 課題來源、提出及研究意義16-17
• 1.3.1 課題來源與提出16
• 1.3.2 課題的研究意義16-17
• 1.4 本文研究的主要內容及框架17-20
• 2 主軸系統(tǒng)公差設計的建模與分析方法20-40
• 2.1 課題研究思路與方法20-22
• 2.2 主軸系統(tǒng)誤差模型的建立22-28
• 2.2.1 主軸系統(tǒng)誤差建�；A理論與方法22-25
• 2.2.2 主軸系統(tǒng)誤差的數(shù)字化建模25-28
• 2.3 公差約束的數(shù)學表示28-34
• 2.3.1 公差的一般語義29-30
• 2.3.2 尺寸公差數(shù)學模型30-31
• 2.3.3 形位公差數(shù)學模型31-34
• 2.4 敏感度和貢獻度分析34-37
• 2.4.1 敏感度性質與計算34-36
• 2.4.2 貢獻度性質與計算36-37
• 2.5 常用公差分析方法37-39
• 2.5.1 極值法37-38
• 2.5.2 統(tǒng)計法38-39
• 2.6 本章小結39-40
• 3 主軸系統(tǒng)公差分析軟件編制及應用示例40-56
• 3.1 仿真平臺的簡介與選擇40-42
• 3.1.1 Microsoft Visual C++仿真平臺簡介40
• 3.1.2 Visual Basic仿真平臺簡介40-41
• 3.1.3 Matlab仿真平臺簡介41
• 3.1.4 仿真平臺的選擇與運用41-42
• 3.2 主軸系統(tǒng)公差分析軟件開發(fā)42-45
• 3.2.1 軟件模塊及功能分析42-43
• 3.2.2 軟件設計流程圖43-44
• 3.2.3 用戶界面設計44-45
• 3.3 主軸系統(tǒng)公差分析軟件應用45-54
• 3.3.1 主軸系統(tǒng)的結構組成45-46
• 3.3.2 主軸系統(tǒng)的裝配質量要求46-47
• 3.3.3 公差仿真檢驗與分析47-53
• 3.3.4 變跨距下公差仿真分析53-54
• 3.4 本章小結54-56
• 4 主軸系統(tǒng)公差設計仿真模型驗證56-72
• 4.1 計算機輔助公差分析的簡介56-57
• 4.2 主軸系統(tǒng)三維幾何模型建立57-59
• 4.2.1 主軸系統(tǒng)的結構分析與簡化57
• 4.2.2 主軸系統(tǒng)零件的裝配順序確定57-59
• 4.3 主軸系統(tǒng)公差設計仿真模型建立59-69
• 4.3.1 分析目標的定義59-60
• 4.3.2 各零件運動副關系的定義60-65
• 4.3.3 零件拓撲關系的定義65-69
• 4.4 公差仿真結果驗證69-71
• 4.4.1 公差分析結果對比69-70
• 4.4.2 貢獻度和敏感度對比70-71
• 4.5 本章小結71-72
• 5 總結與展望72-74
• 5.1 全文總結72-73
• 5.2 工作展望73-74
• 致謝74-76
• 參考文獻76-80
• 附錄80-84
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文及取得的研究成果84

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本文編號：932924