数控机床传动机构精度可靠性分析与精度优化研究
发布时间：2021-12-09 17:15
数控机床作为制造业中最典型的高端制造装备,其发展水平直接决定了国家制造业在国际的竞争地位。目前,我国数控机床与国外发达国家相比仍存在较多不足,如机床精度低、可靠性差、核心技术落后等。精度作为衡量机床性能的核心指标,直接决定机床是否能完成指定任务,而精度可靠性体现了机床完成指定任务的能力,是机床性能得到充分发挥的保障,因此对数控机床进行精度可靠性分析具有十分重要的意义。本文以某型号三轴数控机床的传动机构为研究对象,展开了机床误差建模、精度可靠性分析和精度优化设计三个方面的工作,具体内容如下:（1）基于多体系统理论和齐次坐标变换理论,以某型号三轴数控机床为例,根据相关拓扑结构建立相关综合误差建模。（2）建立机床传动机构的几何误差模型,通过数学计算模型,具体分析滚珠丝杠副制造误差、受力变形误差、受热变形误差和安装误差,以及伺服电机、减速机构等主要零部件的误差影响,确定机床综合误差模型中的21项几何误差值。（3）针对数控机床传动机构几何误差中随机误差和区间误差共存的情况,采用基于一次二阶矩法的概率—区间混合不确定可靠性分析方法,进行机床几何误差精度可靠性分析。（4）利用偏导法对机床传动机构几何...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各几何误差对应X、Y、Z方向误差敏感度系数对比
浙江工业大学硕士学位论文（学术型）序开发等方面有广泛应用[116]。本节利用 Matlab 软件中遗传算法工具箱对数控机床传机构进行精度可靠性优化设计。根据 Matlab 遗传算法工具箱的要求，进行如下设置： 在 Matlab 中编写式 5-5 目标函数文件 Cost_fun.m； 在遗传算法工具箱窗口问题描述栏分别对设计变量、目标函数、约束条件进行设定； 在选项栏配置初始种群数为 200，随机均匀分布，按 0-1 二进制杂交，杂交概率为0.8，双向迁移，运行 100 代停止[116]; 运行求解，最终得到的优化设计结果如图 5-3 所示。
模拟计算ABAQUS/Stand或ABAQUS/Eplicit输出文件：job.obd,job.dat,job.res,job.fil后处理ABAQUS/CAE或其它软件图 5-4 基于 Isight 软件的运算流程本节基于 Isight 软件，通过建立传统的常规优化设计模型和满足 6σ 原理的稳健优计模型，对比分析优化结果及对应的数控机床传动机构精度可靠性。(1) 常规优化模型的建立根据 5.2 节中的优化设计模型，在 Isight 中建立优化设计流程如图 5-5 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]五轴数控机床空间定位精度改善方法研究现状[J]. 李杰,谢福贵,刘辛军,梅斌,董泽园. 机械工程学报. 2017(07)
[2]三轴数控机床加工精度可靠性及灵敏度分析[J]. 郑财,黄贤振,胡明伟. 制造技术与机床. 2017(01)
[3]国产数控机床的技术现状与对策[J]. 赵万华,张星,吕盾,张俊. 航空制造技术. 2016(09)
[4]基于时变特性的数控机床综合误差建模方法[J]. 李杰,刘辛军,谢福贵,李卫东,朱绍维. 科技导报. 2016(02)
[5]数控机床的结构特征与性能优化策略研究[J]. 山红伟. 科技视界. 2015(09)
[6]大型数控机床导轨直线度误差测量与实时补偿[J]. 肖慧孝,姚晓栋,冯文龙,沈牧文,杨建国. 机械科学与技术. 2015(01)
[7]数控机床几何误差的辨识研究[J]. 王移风,汪琛琛,曹衍龙,杨将新. 机械设计与制造. 2014(02)
[8]基于粒子群算法的并行公差优化设计模型求解[J]. 刘超,刘少岗. 天津科技大学学报. 2013(01)
[9]一种带区间变量混合模型的结构可靠性分析方法[J]. 姜潮,刘丽新,汤一飞. 汽车工程. 2012(08)
[10]一种基于证据理论的结构可靠性分析方法[J]. 姜潮,张哲,韩旭,白影春. 力学学报. 2013(01)
博士论文
[1]复杂产品认知不确定性的混合可靠性分析方法研究[D]. 谢少军.浙江工业大学 2016
[2]复杂产品几何误差评定与装配精度预测研究[D]. 郭崇颖.北京理工大学 2015
[3]数控机床精度链设计方法研究[D]. 余治民.湖南大学 2014
[4]多源不确定性结构可靠性分析及优化设计[D]. 何新党.西北工业大学 2014
[5]多自由度倒装键合机构设计与误差补偿[D]. 蔡伟林.华中科技大学 2013
[6]多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]重型数控机床精度可靠性建模的研究[D]. 刘以平.电子科技大学 2015
[2]倒装芯片键合机精度优化设计方法研究[D]. 邱彪.桂林电子科技大学 2014
[3]基于多体系统理论的龙门机床误差场研究[D]. 陈群强.南京航空航天大学 2014
[4]高档数控机床几何误差建模与参数溯源优化技术及其应用[D]. 杨枝.浙江大学 2014
[5]陶瓷阀芯自动检测设备关键部件研发[D]. 洪志波.浙江大学 2013
[6]陶瓷阀芯全自动装配机的研发[D]. 严伟杰.浙江大学 2013
[7]基于多体运动学的超重型数控机床精度保持可靠性研究[D]. 刘金超.燕山大学 2011
[8]五轴数控机床运动精度可靠性分析与仿真[D]. 贾丹丹.东北大学 2011
[9]大功率交流传动货运机车整体驱动系统研究[D]. 陈崇.西南交通大学 2008
[10]尺寸公差与形位公差的计算机辅助混合设计研究[D]. 匡兵.桂林电子科技大学 2007
本文编号：3530995
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各几何误差对应X、Y、Z方向误差敏感度系数对比
浙江工业大学硕士学位论文（学术型）序开发等方面有广泛应用[116]。本节利用 Matlab 软件中遗传算法工具箱对数控机床传机构进行精度可靠性优化设计。根据 Matlab 遗传算法工具箱的要求，进行如下设置： 在 Matlab 中编写式 5-5 目标函数文件 Cost_fun.m； 在遗传算法工具箱窗口问题描述栏分别对设计变量、目标函数、约束条件进行设定； 在选项栏配置初始种群数为 200，随机均匀分布，按 0-1 二进制杂交，杂交概率为0.8，双向迁移，运行 100 代停止[116]; 运行求解，最终得到的优化设计结果如图 5-3 所示。
模拟计算ABAQUS/Stand或ABAQUS/Eplicit输出文件：job.obd,job.dat,job.res,job.fil后处理ABAQUS/CAE或其它软件图 5-4 基于 Isight 软件的运算流程本节基于 Isight 软件，通过建立传统的常规优化设计模型和满足 6σ 原理的稳健优计模型，对比分析优化结果及对应的数控机床传动机构精度可靠性。(1) 常规优化模型的建立根据 5.2 节中的优化设计模型，在 Isight 中建立优化设计流程如图 5-5 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]五轴数控机床空间定位精度改善方法研究现状[J]. 李杰,谢福贵,刘辛军,梅斌,董泽园. 机械工程学报. 2017(07)
[2]三轴数控机床加工精度可靠性及灵敏度分析[J]. 郑财,黄贤振,胡明伟. 制造技术与机床. 2017(01)
[3]国产数控机床的技术现状与对策[J]. 赵万华,张星,吕盾,张俊. 航空制造技术. 2016(09)
[4]基于时变特性的数控机床综合误差建模方法[J]. 李杰,刘辛军,谢福贵,李卫东,朱绍维. 科技导报. 2016(02)
[5]数控机床的结构特征与性能优化策略研究[J]. 山红伟. 科技视界. 2015(09)
[6]大型数控机床导轨直线度误差测量与实时补偿[J]. 肖慧孝,姚晓栋,冯文龙,沈牧文,杨建国. 机械科学与技术. 2015(01)
[7]数控机床几何误差的辨识研究[J]. 王移风,汪琛琛,曹衍龙,杨将新. 机械设计与制造. 2014(02)
[8]基于粒子群算法的并行公差优化设计模型求解[J]. 刘超,刘少岗. 天津科技大学学报. 2013(01)
[9]一种带区间变量混合模型的结构可靠性分析方法[J]. 姜潮,刘丽新,汤一飞. 汽车工程. 2012(08)
[10]一种基于证据理论的结构可靠性分析方法[J]. 姜潮,张哲,韩旭,白影春. 力学学报. 2013(01)
博士论文
[1]复杂产品认知不确定性的混合可靠性分析方法研究[D]. 谢少军.浙江工业大学 2016
[2]复杂产品几何误差评定与装配精度预测研究[D]. 郭崇颖.北京理工大学 2015
[3]数控机床精度链设计方法研究[D]. 余治民.湖南大学 2014
[4]多源不确定性结构可靠性分析及优化设计[D]. 何新党.西北工业大学 2014
[5]多自由度倒装键合机构设计与误差补偿[D]. 蔡伟林.华中科技大学 2013
[6]多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]重型数控机床精度可靠性建模的研究[D]. 刘以平.电子科技大学 2015
[2]倒装芯片键合机精度优化设计方法研究[D]. 邱彪.桂林电子科技大学 2014
[3]基于多体系统理论的龙门机床误差场研究[D]. 陈群强.南京航空航天大学 2014
[4]高档数控机床几何误差建模与参数溯源优化技术及其应用[D]. 杨枝.浙江大学 2014
[5]陶瓷阀芯自动检测设备关键部件研发[D]. 洪志波.浙江大学 2013
[6]陶瓷阀芯全自动装配机的研发[D]. 严伟杰.浙江大学 2013
[7]基于多体运动学的超重型数控机床精度保持可靠性研究[D]. 刘金超.燕山大学 2011
[8]五轴数控机床运动精度可靠性分析与仿真[D]. 贾丹丹.东北大学 2011
[9]大功率交流传动货运机车整体驱动系统研究[D]. 陈崇.西南交通大学 2008
[10]尺寸公差与形位公差的计算机辅助混合设计研究[D]. 匡兵.桂林电子科技大学 2007
本文编号：3530995
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