在線測量與加工一體化系統(tǒng)研究.pdf

1、車身外觀造型和內(nèi)飾設(shè)計，作為汽車設(shè)計不可缺少的一環(huán)，是新車開發(fā)的關(guān)鍵部分，為了驗證設(shè)計效果，必須制作1∶1的油泥仿真模型進(jìn)行驗證，對不滿意的部位進(jìn)行修改，然后再制作模型驗證，如此循環(huán)往復(fù)，直到最終外觀和內(nèi)飾定型。傳統(tǒng)的油泥模型制作工藝，一般采用人工模板比對刮板技術(shù)和通過三坐標(biāo)測量機(Three CoordinateMeasuring Machines，以下簡稱CMM)進(jìn)行反復(fù)測量、修正，耗費大量的人工工時，使新車開發(fā)速度得到極大限制。<

2、br>　　隨著汽車工業(yè)不斷發(fā)展，車型更新?lián)Q代越來越快，以手工方式制作模型的工藝在時間和精度上越來越難滿足設(shè)計要求。近年來，國外一些企業(yè)（如美國TARUS，德國MORA，意大利CMS）針對這種需求，已經(jīng)開發(fā)出多款集測量加工于一體的產(chǎn)品，在模型制作過程中將設(shè)計數(shù)模直接進(jìn)行數(shù)控加工，替代現(xiàn)有的手工模板比對制作過程，可大大提高模型的制作工效和制造精度。該產(chǎn)品成功應(yīng)用到福特，BMW，大眾，奔馳等汽車廠家。在此領(lǐng)域，我國還處于起步階段，本論文即是針

3、對這一市場需求，設(shè)計一款整合數(shù)控切削加工與在線測量的產(chǎn)品，滿足廣大汽車廠家的應(yīng)用需求。
　　論文主要研究工作內(nèi)容如下:
　　1.整體系統(tǒng)方案的制定。通過與客戶廠家充分的溝通和交流，了解他們的使用要求:該設(shè)備應(yīng)具備的功能、精度指標(biāo)、完成1∶1模型制作設(shè)備應(yīng)達(dá)到的行程和時間周期。另外調(diào)研國外同類設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合國內(nèi)的生產(chǎn)制作工藝水平，確定設(shè)備主機采用懸臂式結(jié)構(gòu)，雙機雙導(dǎo)軌布局方式?？刂葡到y(tǒng)采用LinuxCNC，一邊實現(xiàn)在線測

4、量和加工一體化控制。測量軟件采用RationDmis，加工編程軟件采用PowerMill，與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接軌。
　　2.主機結(jié)構(gòu)設(shè)計。對立柱和橫臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并做有限元分析計算，然后根據(jù)分析結(jié)果修改結(jié)構(gòu)設(shè)計，達(dá)到在重量和結(jié)構(gòu)剛性的最優(yōu)化效果。文中還對精密傳動以及導(dǎo)向部件、Z軸重量平衡裝置、外罩防護(hù)系統(tǒng)以及銑削電主軸分度盤等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。
　　3.標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計。首先進(jìn)行理論研究，找到模型與標(biāo)定系統(tǒng)、標(biāo)定系統(tǒng)與刀具不同刀位之間的

5、位置關(guān)系。通過對比分析，確定標(biāo)定系統(tǒng)發(fā)訊體采用電觸式原理，對發(fā)訊體結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及設(shè)計發(fā)訊體下端支撐調(diào)節(jié)機構(gòu)。
　　4.在線測量與控制系統(tǒng)開發(fā)?？紤]到現(xiàn)在沒有一款控制器能同時滿足測量與加工一體化控制，通過調(diào)查研究決定采用LinuxCNC系統(tǒng)，利用其良好的可擴(kuò)展性，將自動測量的相關(guān)功能融入到了整個加工軟件結(jié)構(gòu)中，使在線測量與加工一體化成為可能。
　　5.樣機精度測試。查詢精度檢測評定標(biāo)準(zhǔn)，分別對主機進(jìn)行測量精度和加工精度檢測。其

6、中測量精度有兩項指標(biāo):單軸定位精度（每間隔100mm取一個數(shù)，往復(fù)各采集3次）和測量示值誤差（用5個標(biāo)準(zhǔn)塊分7個方位，每個標(biāo)準(zhǔn)塊每個方位檢測3次，共105組數(shù)據(jù)）。加工精度有兩項指標(biāo):幾何精度（三軸直線度，三軸垂直度共6組數(shù)據(jù)）和樣件加工精度（銑削加工加工一個直徑200mm代木材質(zhì)球，用百分尺測量球直徑，分3個方位測量，測量值與理論值200mm的最大誤差即為加工誤差）。
　　未來的發(fā)展可考慮:
　　(1)將主機設(shè)計為五軸聯(lián)動