超大构件自寻位加工的关键技术研究

发布时间：2017-05-17 15:20

  本文关键词：超大构件自寻位加工的关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业技术的发展，超大构件的应用范围越来越广泛，同时对超大构件的加工精度、制造成本等要求也越来越高。超大构件自寻位加工技术是一种较新颖的超大构件加工方法，，其理论上可实现超大构件的快速现场加工，同时可有效提高超大构件的加工效率且有效降低加工成本，但目前该方法尚处于初步研究阶段，超大构件的加工效率及加工精度尚不能满足超大构件的应用要求。因此，开展超大构件自寻位加工的关键技术研究对超大构件加工具有很重要的现实意义。 超大构件在测量坐标系下的位姿检测是超大构件自寻位加工的关键技术，现多采用曲面迭代匹配技术实现超大构件的寻位，但此方法操作复杂且计算繁琐，对超大构件的适用性较差。为了提高工件的寻位效率及精度，文中提出了一种基于工件形状特征的寻位方法，首先阐述了该方法的基本寻位原理，同时采用蒙特卡罗算法对该寻位算法的寻位精度进行了仿真评价；然后给出了测量坐标系的转站方法，并对其转站精度进行了理论分析；最后以实例验证了该工件寻位方法和测量坐标系转站方法的可行性。 机床移动后需要重新检测机床的位姿，机床位姿检测精度对超大构件的加工精度有着较大影响。由于传统的三点检测法受环境及人为因素影响大且操作复杂，导致机床位姿检测精度较差。文中提出了采用原点平移设置机床参考坐标系的方法来快速精确检测机床的位姿，首先通过机床参考坐标系的重复精度实验分析了该方法的可行性；然后给出了机床参考坐标系的标定方法，并对此标定方法进行了误差建模分析；最后通过参考坐标系标定实验及机床位姿检测实验验证了该机床位姿检测方法的可行性。 为了对超大构件自寻位加工进行精度分析及精度预测，文中首先建立了超大构件自寻位加工中工件定位误差模型；然后分析了影响超大构件自寻位加工精度的主要误差因素，并针对机床几何定位误差、坐标点测量误差进行了具体阐述；最后基于蒙特卡洛算法对超大构件自寻位加工进行了精度预测。 基于以上理论研究，文中最后针对方形超大构件进行了超大构件自寻位加工实验，此外，对实验采用的可移动并联机床进行了几何误差检测及定位误差补偿实验以提高并联机床的几何定位精度，加工实验验证了超大构件自寻位加工的可行性及加工精度预测模型的可靠性。
【关键词】：超大构件 自寻位加工 位姿检测 加工精度预测
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH16;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9
• 1.2 超大构件加工方法的研究现状9-13
• 1.2.1 分段制造法10
• 1.2.2 整体加工法10-12
• 1.2.3 分段加工--整体制造法12-13
• 1.3 超大构件加工定位相关技术的研究现状13-17
• 1.3.1 自寻位加工模式13-15
• 1.3.2 工件自动定位技术15-16
• 1.3.3 加工精度分析方法16-17
• 1.4 研究中存在的主要问题17-18
• 1.5 论文的主要研究内容18-19
• 第2章 超大构件位姿检测方法的研究19-30
• 2.1 基于形状特征的工件寻位方法研究19-25
• 2.1.1 工件形状特征的描述19-20
• 2.1.2 工件几何特性的提取20-21
• 2.1.3 工件位姿求解21-22
• 2.1.4 工件寻位精度分析22-25
• 2.2 测量坐标系转站精度的研究25-27
• 2.2.1 测量系统的转站方法25-26
• 2.2.2 测量坐标系转站精度分析26-27
• 2.3 超大构件位姿检测实验及结果27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 机床位姿检测方法的研究30-39
• 3.1 机床参考坐标系的建立30-31
• 3.2 机床参考坐标系位姿矩阵求解31-32
• 3.3 机床参考坐标系的重复性分析32
• 3.4 机床参考坐标的拟合标定方法32-36
• 3.4.1 定点旋转标定法33
• 3.4.2 机床加工头中心求解算法33-34
• 3.4.3 拟合标定法的精度分析34-36
• 3.5 机床位姿检测实验36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 超大构件自寻位加工精度分析及预测39-46
• 4.1 超大构件自寻位加工精度分析39-42
• 4.1.1 自寻位中工件定位误差模型39
• 4.1.2 坐标点的测量精度分析39-41
• 4.1.3 可移动并联机床几何精度分析及补偿41-42
• 4.2 基于蒙特卡洛法的自寻位加工精度预测42-44
• 4.3 本章小结44-46
• 第5章 超大构件自寻位加工实验46-55
• 5.1 实验系统组成46-48
• 5.1.1 测量系统46
• 5.1.2 加工设备46-47
• 5.1.3 加工工件47-48
• 5.2 机床几何误差检测与补偿实验48-50
• 5.2.1 机床重复定位误差检测48-49
• 5.2.2 机床定位误差检测与补偿49-50
• 5.3 超大构件加工实验50-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-60
• 攻读学位期间发表的学术论文60-62
• 致谢62

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