基于幾何要素自由度約束的機床公差控制效果預(yù)測.pdf

1、機床設(shè)計與制造水平的高低，表征了一個國家的國民經(jīng)濟和國防實力的強弱。研究機床部件公差的累積規(guī)律，可以檢驗機床公差分配和調(diào)整后是否達(dá)預(yù)定要求，最大限度地避免返工，提高產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)效率。目前，我國公差設(shè)計手段較為落后，國內(nèi)機床企業(yè)在機床精度設(shè)計與控制工作中缺乏定量分析手段。如何將公差設(shè)計與機床精度分析結(jié)合起來以實現(xiàn)公差的優(yōu)化設(shè)計，是一個亟待解決的問題。
　　本文在分析了國內(nèi)外機床精度建模與分析和數(shù)字化公差設(shè)計與優(yōu)化的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上

2、，結(jié)合國家自然科學(xué)基金（“基于數(shù)字化誤差效果預(yù)測的機床設(shè)計精度控制原理與方法”51075419），研究了基于幾何要素自由度約束的機床公差控制效果預(yù)測原理及方法，并用實例驗證了其正確性和有效性。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1）給出了基于公差控制效果預(yù)測的機床公差分析與優(yōu)化方案。描述了建立機床誤差模型常用的多體系統(tǒng)運動學(xué)和齊次坐標(biāo)變換原理。介紹了公差的相關(guān)理論，如點的空間運動、幾何要素、公差帶、公差變換矩陣等。提出基于公差控制效果

3、預(yù)測的機床公差分析與優(yōu)化的具體方案。
　　2）提出了機床公差控制效果預(yù)測的實現(xiàn)方法。首先，建立基于幾何要素自由度約束的數(shù)字化公差模型。根據(jù)公差的定義，基于幾何要素的自由度分析，采用不等式約束方程的形式建立各公差帶的數(shù)學(xué)模型。其次，建立機床空間誤差模型。最后，通過MATLAB軟件，利用蒙特卡洛法預(yù)測了公差控制的機床空間誤差；利用單項公差的作用規(guī)律及正交試驗分析結(jié)果對公差進行有針對性地優(yōu)化。公差的對外作用語義表示為齊次坐標(biāo)變換矩陣的形