機床主軸系統(tǒng)的計算機輔助公差設計與優(yōu)化.pdf

1、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：
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2、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

3、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

4、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CETOL6sigma，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