高檔數(shù)控機(jī)床幾何誤差建模與參數(shù)溯源優(yōu)化技術(shù)及其應(yīng)用.pdf

1、高檔數(shù)控機(jī)床作為裝備制造業(yè)的“工作母機(jī)”，其設(shè)計(jì)和加工能力直接影響制造業(yè)的發(fā)展。本文針對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床整機(jī)方案設(shè)計(jì)中的精度分配設(shè)計(jì)，結(jié)合國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題——高檔數(shù)控機(jī)床數(shù)字化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)與工具集研發(fā)及典型產(chǎn)品應(yīng)用，研究了基于多體系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床幾何誤差建模方法、基于靈敏度分析的數(shù)控機(jī)床精度參數(shù)溯源方法和基于SPEA2+算法的數(shù)控機(jī)床精度分配優(yōu)化方法，開(kāi)發(fā)了高檔數(shù)控機(jī)床精度分配設(shè)計(jì)與優(yōu)化系統(tǒng)，并在TGK46100高精臥式鏜床的精度分配設(shè)計(jì)

2、過(guò)程中進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。
　　論文的組織結(jié)構(gòu)為:
　　第一章概述了數(shù)控機(jī)床精度分配與優(yōu)化相關(guān)技術(shù)的背景和發(fā)展，綜述了國(guó)內(nèi)外機(jī)床幾何誤差建模、精度參數(shù)溯源及精度分配優(yōu)化的研究現(xiàn)狀，指出了傳統(tǒng)機(jī)床精度設(shè)計(jì)方法存在的不足，闡述了本文研究的目的和意義，并給出論文的研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。
　　第二章提出了基于多體系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床幾何誤差建模方法。詳細(xì)闡述了運(yùn)用多體系統(tǒng)理論進(jìn)行數(shù)控機(jī)床幾何誤差建模的基本原理和具體方法，通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床各部件

3、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)抽象化描述，并在該系統(tǒng)中建立廣義坐標(biāo)系，用以表達(dá)實(shí)際情況中數(shù)控機(jī)床各部件誤差量之間的耦合關(guān)系，進(jìn)而推導(dǎo)出數(shù)控機(jī)床兩相鄰體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特征矩陣，建立數(shù)控機(jī)床的整機(jī)幾何誤差模型;最后以TGK46100高精臥式鏜床幾何誤差建模為例，對(duì)上述方法進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。
　　第三章提出了基于靈敏度分析的數(shù)控機(jī)床精度參數(shù)溯源方法。針對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床幾何誤差具體化、明確化的需求，運(yùn)用直接矩陣微分法進(jìn)行數(shù)控機(jī)床整機(jī)精度靈敏度分析，構(gòu)建整機(jī)靈敏度模型;

4、根據(jù)具體試件加工過(guò)程中確定的數(shù)控機(jī)床各個(gè)誤差項(xiàng)的檢定值，計(jì)算數(shù)控機(jī)床各項(xiàng)幾何誤差的靈敏度系數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行誤差溯源和精度初始分配;最后以TGK46100高精臥式鏜床精度參數(shù)溯源與精度分配為例，詳細(xì)闡述了上述方法的應(yīng)用過(guò)程。
　　第四章提出了基于SPEA2+算法的數(shù)控機(jī)床精度分配優(yōu)化方法。定義了機(jī)床精度的成本、可靠性及穩(wěn)健指標(biāo)，構(gòu)建了數(shù)控機(jī)床的成本—幾何誤差、可靠性—幾何誤差及穩(wěn)健指標(biāo)—幾何誤差的優(yōu)化模型;給出了SPEA2+算法的定義和

5、數(shù)學(xué)描述，以及運(yùn)用SPEA2+算法對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題計(jì)算求解的具體步驟;最后以TGK46100高精臥式鏜床精度分配優(yōu)化為例，詳細(xì)闡述了基于SPEA2+算法的數(shù)控機(jī)床精度分配的優(yōu)化過(guò)程，驗(yàn)證了方法的可行性與有效性。
　　第五章基于本文提出的理論和技術(shù)，結(jié)合國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題，開(kāi)發(fā)了高檔數(shù)控機(jī)床精度分配設(shè)計(jì)與優(yōu)化系統(tǒng)，應(yīng)用于高檔數(shù)控機(jī)床整機(jī)方案設(shè)計(jì)中的精度分配設(shè)計(jì)與優(yōu)化過(guò)程，驗(yàn)證了本文理論方法的可行性與實(shí)用性。
　　第六章總結(jié)本