在線測(cè)量與加工一體化系統(tǒng)研究.pdf

1、車(chē)身外觀造型和內(nèi)飾設(shè)計(jì)，作為汽車(chē)設(shè)計(jì)不可缺少的一環(huán)，是新車(chē)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵部分，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果，必須制作1∶1的油泥仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)不滿(mǎn)意的部位進(jìn)行修改，然后再制作模型驗(yàn)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(duì)刮板技術(shù)和通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(Three CoordinateMeasuring Machines，以下簡(jiǎn)稱(chēng)CMM)進(jìn)行反復(fù)測(cè)量、修正，耗費(fèi)大量的人工工時(shí)，使新車(chē)開(kāi)發(fā)速度得到極大限制。<

2、br>　　隨著汽車(chē)工業(yè)不斷發(fā)展，車(chē)型更新?lián)Q代越來(lái)越快，以手工方式制作模型的工藝在時(shí)間和精度上越來(lái)越難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。近年來(lái)，國(guó)外一些企業(yè)（如美國(guó)TARUS，德國(guó)MORA，意大利CMS）針對(duì)這種需求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多款集測(cè)量加工于一體的產(chǎn)品，在模型制作過(guò)程中將設(shè)計(jì)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(duì)制作過(guò)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(chē)廠家。在此領(lǐng)域，我國(guó)還處于起步階段，本論文即是針

3、對(duì)這一市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)一款整合數(shù)控切削加工與在線測(cè)量的產(chǎn)品，滿(mǎn)足廣大汽車(chē)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(guò)與客戶(hù)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(shí)間周期。另外調(diào)研國(guó)外同類(lèi)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)制作工藝水平，確定設(shè)備主機(jī)采用懸臂式結(jié)構(gòu)，雙機(jī)雙導(dǎo)軌布局方式?？刂葡到y(tǒng)采用LinuxCNC，一邊實(shí)現(xiàn)在線測(cè)

4、量和加工一體化控制。測(cè)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(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)立柱和橫臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并做有限元分析計(jì)算，然后根據(jù)分析結(jié)果修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到在重量和結(jié)構(gòu)剛性的最優(yōu)化效果。文中還對(duì)精密傳動(dòng)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(pán)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　3.標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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(guò)對(duì)比分析，確定標(biāo)定系統(tǒng)發(fā)訊體采用電觸式原理，對(duì)發(fā)訊體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及設(shè)計(jì)發(fā)訊體下端支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
　　4.在線測(cè)量與控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)?？紤]到現(xiàn)在沒(méi)有一款控制器能同時(shí)滿(mǎn)足測(cè)量與加工一體化控制，通過(guò)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(dòng)測(cè)量的相關(guān)功能融入到了整個(gè)加工軟件結(jié)構(gòu)中，使在線測(cè)量與加工一體化成為可能。
　　5.樣機(jī)精度測(cè)試。查詢(xún)精度檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)主機(jī)進(jìn)行測(cè)量精度和加工精度檢測(cè)。其

6、中測(cè)量精度有兩項(xiàng)指標(biāo):單軸定位精度（每間隔100mm取一個(gè)數(shù)，往復(fù)各采集3次）和測(cè)量示值誤差（用5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊分7個(gè)方位，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊每個(gè)方位檢測(cè)3次，共105組數(shù)據(jù)）。加工精度有兩項(xiàng)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(gè)直徑200mm代木材質(zhì)球，用百分尺測(cè)量球直徑，分3個(gè)方位測(cè)量，測(cè)量值與理論值200mm的最大誤差即為加工誤差）。
　　未來(lái)的發(fā)展可考慮:
　　(1)將主機(jī)設(shè)計(jì)為五軸聯(lián)動(dòng)