機(jī)床靜態(tài)精度的機(jī)構(gòu)模型與結(jié)構(gòu)工藝性研究.pdf

1、機(jī)床精度及其特性是機(jī)床性能的重要指標(biāo)。在機(jī)床的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，機(jī)床精度側(cè)重于制造與檢測(cè)，而本文從機(jī)床整體性能出發(fā)，以機(jī)構(gòu)學(xué)視角討論機(jī)床精度設(shè)計(jì)，定義構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副和機(jī)床整機(jī)誤差，通過(guò)結(jié)構(gòu)和工藝措施改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高機(jī)床精度及其特性。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(NO.51275067)和國(guó)家科技支撐計(jì)劃(NO.2011BAF11B03)的資助下，結(jié)合工程實(shí)際背景，對(duì)機(jī)床精度靜態(tài)特性與結(jié)構(gòu)工藝進(jìn)行了深入研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
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2、1)提出了機(jī)床幾何精度的機(jī)構(gòu)模型。在機(jī)床靜聯(lián)接組件和動(dòng)聯(lián)接單元的機(jī)構(gòu)等效基礎(chǔ)上，通過(guò)極大極小值法進(jìn)行瞬時(shí)軸線和實(shí)際運(yùn)動(dòng)軸線之間夾角參數(shù)的確定，從而定義出機(jī)床的構(gòu)件誤差和運(yùn)動(dòng)副誤差。根據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈末端參考點(diǎn)（工作臺(tái)和刀具）誤差矢量，構(gòu)建機(jī)床構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副精度的閉環(huán)方程，通過(guò)機(jī)構(gòu)學(xué)方法建立機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈的幾何精度機(jī)構(gòu)模型。
　　(2)建立了機(jī)床精度特性的彈性機(jī)構(gòu)模型。分析了機(jī)床構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副在裝配制造、彈性變形等因素對(duì)精度特性的影響，提出了機(jī)

3、床構(gòu)件剛度和運(yùn)動(dòng)副剛度的等效，建立了機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈的彈性機(jī)構(gòu)模型。進(jìn)行了機(jī)床彈性變形的計(jì)算，分析了構(gòu)件誤差和運(yùn)動(dòng)副誤差的精度特性分布規(guī)律，得到了機(jī)床構(gòu)件誤差和運(yùn)動(dòng)副誤差對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈誤差的貢獻(xiàn)率，為機(jī)床精度靜態(tài)特性改進(jìn)提供依據(jù)。
　　(3)分析了機(jī)床構(gòu)件結(jié)構(gòu)的精度特性。依據(jù)機(jī)床精度特性的彈性機(jī)構(gòu)模型，以及構(gòu)件誤差對(duì)機(jī)床整機(jī)精度的貢獻(xiàn)率，基于機(jī)床結(jié)構(gòu)的幾何、工藝和載荷約束等基本特征，討論機(jī)床構(gòu)件結(jié)構(gòu)如何改進(jìn)設(shè)計(jì)，并對(duì)立柱、床身、主軸箱等構(gòu)

4、件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)算。對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的運(yùn)動(dòng)鏈精度特性進(jìn)行了分析，得到了運(yùn)動(dòng)鏈在結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的精度分布規(guī)律，形成了機(jī)床構(gòu)件精度的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法。
　　(4)形成了機(jī)床精度特性的運(yùn)動(dòng)副改進(jìn)工藝。分析運(yùn)動(dòng)副誤差對(duì)機(jī)床整機(jī)精度的貢獻(xiàn)率，通過(guò)機(jī)床的彈性機(jī)構(gòu)模型，比較理想狀態(tài)和預(yù)變形狀態(tài)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副誤差，形成了機(jī)床導(dǎo)軌預(yù)變形參數(shù)設(shè)計(jì)方法。該方法以裝配特征模型為基礎(chǔ)，以多工況變形規(guī)律為依據(jù)，以提高機(jī)床裝配性能為核心，并試驗(yàn)測(cè)量機(jī)床預(yù)變形裝配后