重型数控机床精度可靠性建模的研究

发布时间：2017-08-24 15:30

  本文关键词：重型数控机床精度可靠性建模的研究

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【摘要】：国产数控机床经过近几十年的发展,在通过不断引进国外先进技术与加大自主创新投入的情形下,我国数控机床产品无论是在高速化、精密化还是复合化等方面都取得了很大的发展,然而在可靠性、精度等方面却与国际先进水平仍然存在着较大差距。早期故障频发、故障类型各异、难以追溯等问题是困扰着我国重型机床研制的棘手问题。针对国产重型机床可靠性与精度保持性偏低的现状,急需深入地开展对重型数控机床可靠性与精度的研究,解决我国重型机床可靠性增长与精度提高中存在的关键共性技术问题。基于此背景,本文针对国产某重型数控机床的综合误差模型与精度可靠性建模问题展开了研究,论文的主要包括以下研究内容:(1)简要阐述了数控机床可靠性发展历史与现状,对国产重型数控机床的研究难点以及需要解决的关键共性技术进行了总结,并对数控机床可靠性研究问题中的机床误差建模理论的发展现状做了概述。(2)对误差建模理论中的多体运动学误差建模理论方法进行了研究,主要内容包括:对多体系统运动中的齐次坐标变换运算做了简要介绍,以及对采用多体系统运动学开展误差建模的流程进行了详细描述。(3)采用多体系统运动学误差建模理论对重型数控机床TK6916B进行了综合误差模型的构建;阐述了TK6916B重型数控落地铣镗床的结构特点以及单元体的划分,建立了其拓扑结构以及对其几何结构进行描述的低序体阵列,通过分析TK6916B的误差来源建立了描述其特征的齐次坐标特征矩阵,并在此基础上建立了TK6916B的综合误差模型。(4)采用C#与MATLAB混合编程方法开发了数控落地铣镗床快速误差建模系统软件。本软件可以通过输入综合误差模型中需要的坐标以及各部件的误差参数迅速建立机床误差模型,并对其误差进行计算。(5)对机构运动误差模型进行了研究,并基于“应力-强度干涉理论”对机构运动精度进行了可靠性分析,建立了机构运动精度可靠性模型,并运用该建模方法建立了重型数控机床TK6916B的运动精度可靠性模型。
【关键词】：重型机床 可靠性 误差建模 混合编程 精度可靠性
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 课题来源及研究目的和意义11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题研究的目的及意义11-12
• 1.2 数控机床可靠性研究现状12-16
• 1.2.1 数控机床国内研究现状12-15
• 1.2.2 数控机床国外研究现状15-16
• 1.3 重型数控机床的研究难点16-19
• 1.3.1 重型数控机床的定义16
• 1.3.2 重型数控机床可靠性研究的问题所在16-19
• 1.4 可靠性研究中精度建模理论的发展现状19-21
• 1.5 课题研究对象及内容21-25
• 1.5.1 TK6916B重型数控落地铣镗床21-23
• 1.5.2 论文研究的主要内容23-25
• 第二章 多体系统运动学误差建模理论25-41
• 2.1 多体系统精度建模方法25-26
• 2.2 多体运动学中齐次坐标变换简介26-33
• 2.2.1 齐次坐标的向量运算26-27
• 2.2.2 齐次坐标的性质27
• 2.2.3 齐次坐标的变换原则27-33
• 2.3 多体系统中的几何结构描述33-37
• 2.4 多体系统的运动特征描述37-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 重型数控落地铣镗床综合误差建模41-56
• 3.1 TK6916B数控落地铣镗床单元体的划分41-42
• 3.2 TK6916B拓扑体及几何结构描述42-43
• 3.3 TK6916B数控落地铣镗床误差来源分析43-46
• 3.4 TK6916B数控落地铣镗床的特征矩阵46-50
• 3.5 TK6916B数控落地铣镗床的综合误差模型50-55
• 3.5.1 TK6916B刀具-床身运动链坐标变换矩阵52-53
• 3.5.2 TK6916B工件-床身运动链坐标变换矩阵53-54
• 3.5.3 TK6916B数控落地铣镗床综合误差模型54-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第四章 数控落地铣镗床误差快速建模软件开发56-69
• 4.1 开发背景56-57
• 4.2 MATLAB 与 C#混合编程57-62
• 4.2.1 MATLAB 与 C#混合编程方式57-58
• 4.2.2 MATLAB 与 C#混合编程流程58-62
• 4.3 误差建模软件设计62-63
• 4.4 软件功能63-68
• 4.4.1 综合误差建模软件主界面模块64-66
• 4.4.2 综合误差建模软件刀具-机架运动链模块66
• 4.4.3 综合误差建模软件工件-机架运动链模块66-67
• 4.4.4 综合误差建模软件综合误差计算模块67-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 重型数控落地铣镗床精度可靠性分析69-85
• 5.1 机构运动可靠性的定义和影响因素69-70
• 5.1.1 机构运动可靠性的定义69
• 5.1.2 影响因素69-70
• 5.2 机构运动可靠性的指标与误差分析模型70-72
• 5.2.1 机构运动可靠性指标70
• 5.2.2 机构运动误差分析模型70-72
• 5.3 机构运动可靠性分析模型72-75
• 5.3.1 机构输出的误差统计72-73
• 5.3.2 机构运动可靠度的计算方法73-74
• 5.3.3 机构运动精度可靠度的评价方式74-75
• 5.4 TK6916B运动精度可靠性建模75-84
• 5.4.1 TK6916B的运动误差模型75-82
• 5.4.2 TK6916B运动精度可靠性模型82-84
• 5.5 本章小结84-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 6.1 总结85-86
• 6.2 展望86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-95
• 攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果95-96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘国良,张宏韬,任永强,倪立峰,曹洪涛,杨建国;数控机床几何误差综合建模及其专家系统[J];现代制造工程;2005年07期

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中国硕士学位论文全文数据库 前5条

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本文编号：732091