工件-夾具-刀具系統(tǒng)的誤差分析與預(yù)測(cè)研究.pdf

1、零件的加工質(zhì)量取決于機(jī)床、夾具、工件和刀具組成的工藝系統(tǒng)及加工工藝參數(shù)等因素。對(duì)特定的機(jī)床，當(dāng)工藝參數(shù)選定之后，工件-夾具-刀具系統(tǒng)直接影響零件的加工質(zhì)量。本論文以“工件-夾具-刀具”系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究誤差建模方法，在物理約束、幾何約束與產(chǎn)品性能約束的相容性條件下，建立誤差源與產(chǎn)品性能約束的映射關(guān)系、零件加工誤差與工藝參數(shù)之間的反演模型，提出制造誤差補(bǔ)償與控制策略，為復(fù)雜零件高精度創(chuàng)成提供理論基礎(chǔ)，主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　

2、　 第一、定位方案分析與評(píng)估針對(duì)加工期望特征所必須確保的尺寸方向上的精度，從加工幾何學(xué)的角度，建立特征約束度模型，確定工件在定位系統(tǒng)中約束自由度的數(shù)目，構(gòu)建加工特征運(yùn)動(dòng)旋量系和加工特征約束度數(shù)表。利用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析并結(jié)合虛位移原理，構(gòu)造定位系統(tǒng)非齊次線性方程組的線性空間齊次解，判斷與尺寸精度無(wú)關(guān)的自由度所約束的數(shù)目，推導(dǎo)判斷定位方案正確性的準(zhǔn)則，據(jù)此，提出基于加工特征的定位方案設(shè)計(jì)方法。
　　 第二、定位誤差分析評(píng)估與調(diào)整針對(duì)工件

3、在定位系統(tǒng)中的位移和刀具的位姿偏差共同誘導(dǎo)的刀具相對(duì)工件的位姿偏差，建立工件的位移、刀具的姿態(tài)偏差與刀具相對(duì)工件的位姿偏差的映射模型，此模型能夠適用于任何形狀工件的不完全定位、完全定位和完全過(guò)定位。在此基礎(chǔ)之上，構(gòu)建偏差反演模型，調(diào)整刀具相對(duì)工件的位姿，減小刀具相對(duì)工件之間的偏差，實(shí)現(xiàn)利用一種偏差補(bǔ)償多種偏差的誤差補(bǔ)償技術(shù)，達(dá)到減小加工特征尺寸偏差的目的。
　　 第三、裝夾誤差分析與刀具路徑調(diào)整針對(duì)多源多工序加工過(guò)程，建立幾何偏

4、差源與物理偏差源共同作用的尺寸偏差模型，該模型能夠直接用于度量加工特征尺寸偏差?；诖四Ｐ?，建立加工特征點(diǎn)的偏差模型，用于評(píng)估加工特征平行度和輪廓度。同時(shí)針對(duì)工件-夾具系統(tǒng)在夾緊力及切削力作用下的超靜定系統(tǒng)，根據(jù)變形協(xié)調(diào)原理，建立變形協(xié)調(diào)模型，利用功能轉(zhuǎn)換原理，將接觸變形量的求解問(wèn)題轉(zhuǎn)化非線性規(guī)劃問(wèn)題，在幾何與物理約束條件下，通過(guò)求解非線性規(guī)劃問(wèn)題獲得定位元件與工件之間的接觸變形量，并對(duì)加工過(guò)程中接觸變形量的動(dòng)態(tài)變化以予定量評(píng)估。此外，

5、基于預(yù)測(cè)的偏差，建立刀具路徑調(diào)整模型，用于修改CAM系統(tǒng)的刀位源文件，調(diào)整刀具的位姿，減小加工特征尺寸偏差。
　　 第四、工件加工表面微觀形貌預(yù)測(cè)針對(duì)切削力誘導(dǎo)的工件和刀具的振動(dòng)、工件在定位系統(tǒng)中的位移和工藝參數(shù)對(duì)表面形貌生成的影響，建立刀刃點(diǎn)在加工特征活動(dòng)標(biāo)架下的數(shù)學(xué)模型，該模型適用于平面和一般的直紋面。根據(jù)局部活動(dòng)標(biāo)架特征，將加工表面殘高求解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問(wèn)題，通過(guò)求解非線性規(guī)劃問(wèn)題獲得加工特征采樣點(diǎn)的殘高，利用采樣點(diǎn)