机床支承件精度稳健性公差优化设计

发布时间：2024-04-02 00:57

　　数控机床自上个世纪被发明以来,一直在制造业中占据着举足轻重的地位。对于数控机床的设计制造技术也一直是各国的研究重点。精度是衡量数控机床性能和加工水平的重要指标,而合理的精度设计是在设计阶段提升机床精度的行之有效的手段。机床支承件是机床中的基础零件,其精度设计是否合理在很大程度上影响着机床最终的加工精度。现有的公差优化设计方法大多基于确定性的参数设计,即将优化模型中的目标或约束响应视为确定值求解优化问题,并未考虑实际中各种不确定因素的影响,故以确定性方法优化所得的公差设计方案对机床精度的提升有限。因此,本文提出一种考虑机床实际工作中不确定因素影响的机床精度稳健性公差优化模型。主要工作内容如下:(1)对目前国内外精度设计和不确定性分析及稳健性设计方法和研究现状进行了介绍和文献综述,分析了现存精度设计方法的优缺点。(2)介绍了目前常用的加工成本模型,引入了各个零件特征的加工成本函数。分析了机床精度的一般评价指标,提出了产品加工合格率的概念以评价机床加工精度和稳健性的优劣。对影响机床精度的不确定性因素进行分析,最终考虑机床支承件制造误差和力误差等因素,针对支承件安装基准面的形位公差,以加工成本...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景与意义
    1.3 国内外研究综述
        1.3.1 精度设计方法研究现状
        1.3.2 不确定性分析和稳健性设计方法研究现状
    1.4 本文研究工作
2 支承件精度稳健性优化设计模型
    2.1 数控机床精度和公差评价指标
        2.1.1 生产加工成本
        2.1.2 机床精度指标
        2.1.3 产品加工合格率
    2.2 稳健性优化模型
        2.2.1 不确定因素的分析和选取
        2.2.2 支承件稳健性优化模型构建
    2.3 本章小结
3 支承系统不确定性误差分布模型
    3.1 支承系统误差模型
        3.1.1 相邻支承件位姿变换矩阵
        3.1.2 支承系统误差模型
    3.2 支承件制造误差分布求解
        3.2.1 支承件安装基准面及公差设置
        3.2.2 基准面误差约束方程
        3.2.3 蒙特卡洛法求解支承件制造误差分布
    3.3 支承件弹性变形计算
        3.3.1 载荷计算
        3.3.2 支承件有限元模型构建和弹性变形求解
        3.3.3 支承件联接面位姿误差计算
    3.4 本章小结
4 响应面法构建支承件误差分布预测模型
    4.1 响应面法基本思想
    4.2 公差和载荷不确定变量区间确定
    4.3 试验设计方法选取
    4.4 响应面模型构建
    4.5 响应面模型精度验证
    4.6 本章小结
5 支承件公差优化设计
    5.1 基于静态精度指标的公差初始分配
        5.1.1 确定性公差优化模型
        5.1.2 优化问题求解和结果
    5.2 支承件精度稳健性公差优化设计
        5.2.1 稳健性优化问题求解方法
        5.2.2 基于嵌套粒子群算法的稳健性优化问题求解
    5.3 优化结果对比分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 响应面模型系数
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3945568