本文關鍵詞：大型龍門導軌磨床精密化關鍵技術應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文是在國家自然科學基金(編號51275305)、高等學校博士學科點專項科研基金(編號20110073110041)、國家科技重大專項課題(編號2011ZX04015-031)、2013年度上海市引進技術的吸收與創(chuàng)新計劃項目《基于動態(tài)實時補償?shù)母呔却笾匦蛿?shù)控機床及其產(chǎn)業(yè)化》的大力支持下,開展針對上海重型機床廠的MK5225A重型數(shù)控龍門導軌磨床誤差機理研究工作。對于機床加工定位誤差,目前我們主要可以從兩個方向去改善。首先,從機床本身入手,運用有限元分析及結構優(yōu)化理論,從根本上改善引起機床加工定位精度變化的力、熱或幾何等特征;第二,運用誤差補償理論,人為地構造出一個反方向的誤差去補償?shù)毒咴械恼`差。兩者方法相輔相成,共同促使機床加工定位精度的提高。本文主要致力于磨床整機的熱力耦合模態(tài)分析,建立有限元模型并進行誤差的機理分析,找到受力及應變的變化規(guī)律、溫度場及熱變形場的變化規(guī)律及結構優(yōu)化設計,建立誤差模型并進行補償,最終達到減少誤差,提高加工精度的目的。主要研究內容包括以下幾個方面:1、對所研究的MK5225A重型數(shù)控龍門導軌磨床整機進行有限元分析,由于數(shù)控導軌磨床結構龐大,熱、力變形復雜,很多情況下還耦合在一起,所以分別對龍門導軌磨床進行系統(tǒng)地熱、力變形分析,找出其中的薄弱環(huán)節(jié),為優(yōu)化設計做準備。2、對于一些對加工定位誤差有很大影響的零部件如橫梁系統(tǒng),需要進行更綜合全面的分析。這里結合導軌磨床生產(chǎn)實際,模擬橫梁體在三個位置變形模態(tài),提出筋格優(yōu)化設計分析方法,對橫梁體進行結構優(yōu)化設計。3、針對導軌磨床基本的運動關系,利用齊次坐標變換理論,分別分析每一部件的各個誤差元素,并建立各自的齊次坐標變換矩陣。通過對比理論、實際兩大齊次坐標變換矩陣,推導出磨床左右磨頭三個方向綜合誤差模型,對誤差補償模型的建立有一定的推動作用。4、進行磨床的直線度誤差檢測、建模及補償,主要測量了磨床的幾何誤差,用激光干涉儀測得,基于測量的數(shù)據(jù),提出三次樣條插值函數(shù)對機床的誤差進行直線度誤差建模補償。5、利用API動態(tài)測量儀測得主軸熱漂移誤差,提出了基于PSO溫度測點優(yōu)化ELM神經(jīng)網(wǎng)絡的熱誤差建模方法,與并與傳統(tǒng)BP、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡建模方法進行比較,證明了新的建模方法的優(yōu)勢之處,能夠跳出局部最優(yōu)的局限而得到全局最優(yōu)解,其精度更高。
【關鍵詞】：整機分析 橫梁結構優(yōu)化 齊次坐標變換 熱誤差 神經(jīng)網(wǎng)絡
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG596
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 國內外研究歷史及現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 數(shù)控龍門導軌磨床的生產(chǎn)歷史及現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 機床熱誤差研究歷史及現(xiàn)狀12-15
• 1.3 技術研究難題15-17
• 1.3.1 導軌磨床設計制造主要難題15-16
• 1.3.2 機床誤差補償研究面臨的難題16-17
• 1.4 本文主要內容17-19
• 第二章 整機系統(tǒng)熱力耦合變形分析19-41
• 2.1 引言19-21
• 2.2 磨床整機力變形分析21-28
• 2.2.1 磨床主要技術參數(shù)21-22
• 2.2.2 三維磨床結構簡化設計及坐標系建立22-23
• 2.2.3 磨床力學模態(tài)分析23-28
• 2.3 磨床整機熱變形分析28-36
• 2.3.1 整機熱模態(tài)理論分析28-29
• 2.3.2 整機熱源分析及熱量計算29-32
• 2.3.3 磨床熱力學分析32-36
• 2.4 磨床熱力耦合分析36-38
• 2.5 磨床誤差機理分析38-40
• 2.5.1 自重對加工精度的影響38-39
• 2.5.2 熱變形對加工精度的影響39-40
• 2.6 本章小結40-41
• 第三章 橫梁體優(yōu)化設計41-54
• 3.1 橫梁體耦合場分析41-43
• 3.2 橫梁體靜力變形結構優(yōu)化43-51
• 3.2.1 橫梁體結構分析44-47
• 3.2.2 橫梁體優(yōu)化設計方案47-50
• 3.2.3 橫梁靜力優(yōu)化結果對比50-51
• 3.3 橫梁體熱變形及優(yōu)化設計51-53
• 3.3.1 常用于控制熱變形的方法51-52
• 3.3.2 優(yōu)化橫梁體受熱變形方案52-53
• 3.4 本章小結53-54
• 第四章 數(shù)控導軌磨床綜合誤差模型54-64
• 4.1 齊次坐標變換方法簡介54-55
• 4.1.1 齊次坐標變換應用歷史54
• 4.1.2 齊次坐標變換理論54-55
• 4.2 數(shù)控導軌磨床綜合誤差模型55-63
• 4.2.1 導軌磨床運動部件誤差元素55-56
• 4.2.2 導軌磨床誤差綜合模型56-63
• 4.3 本章小結63-64
• 第五章 數(shù)控導軌磨床誤差建模技術64-87
• 5.1 導軌直線度誤差建模技術64-73
• 5.1.1 直線度誤差的測量64-66
• 5.1.2 直線度誤差建模技術66-73
• 5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡主軸熱誤差建模技術73-86
• 5.2.1 數(shù)控導軌磨床溫度測點優(yōu)化技術73-79
• 5.2.2 極限學習機神經(jīng)網(wǎng)絡主軸熱誤差建模技術79-86
• 5.3 本章小結86-87
• 第六章 導軌磨床誤差實時補償實例87-93
• 6.1 引言87-88
• 6.2 實時補償實驗88-92
• 6.3 本章小結92-93
• 第七章 總結與展望93-95
• 7.1 論文總結93
• 7.2 論文主要創(chuàng)新點93-94
• 7.3 研究展望94-95
• 參考文獻95-100
• 致謝100-101
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文101-103

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本文編號：267050