基于雅可比旋量和齊次坐標變換的三軸立式加工中心精度綜合.pdf

1、數(shù)控機床的綜合誤差建模較多的關(guān)注于組件誤差對于機床誤差的影響機理和傳遞方式，對于零件誤差如何影響組件誤差，其具體的影響程度缺少系統(tǒng)性的研究。但是，在進行精度設(shè)計的時候這部分的研究內(nèi)容具備非常重要的指導(dǎo)意義。
　　對于裝配體的公差分析大多以傳統(tǒng)的尺寸鏈方法為主，難以解決三維的誤差綜合以及形位公差的表達。本文引入基于小位移旋量和雅可比傳遞矩陣的雅可比旋量模型，能夠較好地解決零件誤差的建模和傳遞。對于誤差源貢獻度和敏感度的分析將更好地為

2、在制造和裝配端進行精度控制提供理論依據(jù)。
　　（1）基于小位移旋量的雅可比旋量建模方法
　　本文首次將雅可比建模方法應(yīng)用在機床裝配體上，在復(fù)雜的裝配過程及約束條件下，運用小位移旋量模型對各個特征公差進行表達，求解其變動范圍，以此建立各零件制造誤差及裝配誤差的表達式；在此基礎(chǔ)上，建立不同坐標系間的雅可比傳遞矩陣。針對可能出現(xiàn)的并聯(lián)裝配體的約束關(guān)系，對小位移旋量的建立和綜合進行了研究，提出了解決多約束條件下小位移旋量的合成方法。

3、
　　（2）機床單軸的綜合誤差建模
　　雅可比旋量模型之前主要應(yīng)用于齒輪泵和發(fā)動機的裝配過程分析之中，本文將其應(yīng)用在機床單軸的綜合誤差建模上，通過對機床單軸的結(jié)構(gòu)分析，辨別影響單軸綜合誤差的各項誤差源及其對應(yīng)的綜合誤差旋量。通過建立各零件制造誤差及裝配過程的小位移旋量，運用雅可比矩陣進行誤差傳遞與累積，最終綜合考慮絲杠對于移動方向定位精度的影響，建立機床單軸的綜合誤差模型。
　?。?）基于蒙特卡羅模擬的誤差綜合和靈敏度

4、分析
　　在完成對機床單軸綜合誤差建模的基礎(chǔ)上，采用蒙特卡羅模擬方法，對各零件、各旋量生成隨機數(shù)，進行大數(shù)據(jù)模擬，得到機床單軸綜合誤差的極值和置信區(qū)間在95.45%的數(shù)理統(tǒng)計結(jié)果。運用控制變量法，單一改變零件的誤差旋量，分析其對綜合誤差旋量的貢獻度和敏感度，得到制造和裝配過程中對各誤差源進行精度控制的理論依據(jù)。
　?。?）三軸立式加工中心的誤差綜合及分析
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，針對三軸立式加工中心Y軸、X軸、Z軸各自