多工序误差流建模与应用

发布时间：2017-03-20 02:00

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【摘要】：机械加工过程中存在多个加工工序和众多误差源,工序内和工序间的误差相互作用错综复杂。对加工过程中各项误差分别建模并综合,从而根据模型预测加工后的零件误差对于提高零件加工质量和调整加工过程来讲有很大意义。本文分析了几种加工过程质量控制方法,对其基本原理和应用场景进行了阐述,着重探讨了基于齐次坐标变换的工序内误差综合和工序间误差传递建模方法。加工过程几何误差建模主要针对静态误差,静态误差是指将所有加工系统组件视为刚体的条件下产生的误差,易于采用几何解析的方法来分析,是本文的主要研究对象。本文将静态误差分为夹具误差、基准误差、机床误差三部分并分别对其进行建模。几何误差建模的主要原理是将零件特征、机床溜板组件、夹具等用坐标系来表示,并将整个加工系统简化为坐标系链,然后用齐次坐标变换对各个坐标系间的位置关系进行变换和推导。齐次变换矩阵既可以用来表示各个坐标系,也能描述坐标系之间的相互位置关系,因此推导过程有规则和统一的形式,最后以误差矩阵或误差向量的形式表示特征之间的位置尺寸误差。在工序内,夹具误差和基准误差分别是由夹具定位点的误差和基准特征的误差造成的,对于机床误差,其主要是机床组件结构环的传动误差造成的。零件加工过程通常包含多个加工工序,下道工序以上道工序加工的特征为基准时就会产生误差传递。误差传递路线由工序间的基准面变换关系确定,在下道工序开始前,将误差从相对于上一道工序的基准面映射为相对于下一道工序的基准面,从而将工序间的误差传递包含到一个链式模型中。对误差参数进行测量并代入模型可以计算出误差预测值,根据预测值可以计算误差补偿值或对工艺进行调整。论文最后以某型号装甲车发动机上箱体为研究对象对误差模型进行了局部验证,建立发动机上箱体的加工过程误差传递预测模型,并将模型预测结果与实际测量结果相比较,验证了该预测模型的有效性和可行性。
【关键词】：误差流 齐次坐标变换 误差传递 误差预测
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.3 加工过程几何误差模型概述15-18
• 1.4 论文结构18-20
• 第2章 工序内静态误差建模20-34
• 2.1 加工过程几何误差来源20-21
• 2.2 空间误差表示方法及其数学基础21-25
• 2.3 装夹误差建模25-29
• 2.3.1 基准误差建模27-28
• 2.3.2 夹具误差建模28-29
• 2.4 机床误差建模29-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 多工序误差传递建模34-42
• 3.1 误差传递机理分析34-35
• 3.2 单工序几何误差综合35-37
• 3.3 工序间误差传递建模37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 加工误差补偿42-54
• 4.1 机床误差参数测量42-47
• 4.1.1 激光干涉仪测量原理42-45
• 4.1.2 球杆仪测量原理45-47
• 4.2 三坐标测量仪测量零件误差47-48
• 4.3 误差补偿值计算48-51
• 4.4 误差补偿的应用51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 误差模型应用54-62
• 5.1 上箱体加工工艺55-58
• 5.1.1 箱体的特征55-56
• 5.1.2 箱体的工艺路线分析56-58
• 5.2 箱体误差传递模型58-59
• 5.3 误差预测效果分析59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 总结与展望62-64
• 研究内容总结62
• 展望62-64
• 参考文献64-68
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单68-70
• 致谢70

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本文编号：256923