機床靜態(tài)精度的機構(gòu)模型與結(jié)構(gòu)工藝性研究.pdf

1、機床精度及其特性是機床性能的重要指標(biāo)。在機床的設(shè)計與制造過程中，機床精度側(cè)重于制造與檢測，而本文從機床整體性能出發(fā)，以機構(gòu)學(xué)視角討論機床精度設(shè)計，定義構(gòu)件、運動副和機床整機誤差，通過結(jié)構(gòu)和工藝措施改進機床結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高機床精度及其特性。本文在國家自然科學(xué)基金(NO.51275067)和國家科技支撐計劃(NO.2011BAF11B03)的資助下，結(jié)合工程實際背景，對機床精度靜態(tài)特性與結(jié)構(gòu)工藝進行了深入研究。主要研究內(nèi)容如下:
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2、1)提出了機床幾何精度的機構(gòu)模型。在機床靜聯(lián)接組件和動聯(lián)接單元的機構(gòu)等效基礎(chǔ)上，通過極大極小值法進行瞬時軸線和實際運動軸線之間夾角參數(shù)的確定，從而定義出機床的構(gòu)件誤差和運動副誤差。根據(jù)機床運動鏈末端參考點（工作臺和刀具）誤差矢量，構(gòu)建機床構(gòu)件和運動副精度的閉環(huán)方程，通過機構(gòu)學(xué)方法建立機床運動鏈的幾何精度機構(gòu)模型。
　　(2)建立了機床精度特性的彈性機構(gòu)模型。分析了機床構(gòu)件和運動副在裝配制造、彈性變形等因素對精度特性的影響，提出了機

3、床構(gòu)件剛度和運動副剛度的等效，建立了機床運動鏈的彈性機構(gòu)模型。進行了機床彈性變形的計算，分析了構(gòu)件誤差和運動副誤差的精度特性分布規(guī)律，得到了機床構(gòu)件誤差和運動副誤差對機床運動鏈誤差的貢獻率，為機床精度靜態(tài)特性改進提供依據(jù)。
　　(3)分析了機床構(gòu)件結(jié)構(gòu)的精度特性。依據(jù)機床精度特性的彈性機構(gòu)模型，以及構(gòu)件誤差對機床整機精度的貢獻率，基于機床結(jié)構(gòu)的幾何、工藝和載荷約束等基本特征，討論機床構(gòu)件結(jié)構(gòu)如何改進設(shè)計，并對立柱、床身、主軸箱等構(gòu)

4、件進行了結(jié)構(gòu)改進設(shè)計計算。對機床結(jié)構(gòu)改進后的運動鏈精度特性進行了分析，得到了運動鏈在結(jié)構(gòu)改進后的精度分布規(guī)律，形成了機床構(gòu)件精度的改進設(shè)計方法。
　　(4)形成了機床精度特性的運動副改進工藝。分析運動副誤差對機床整機精度的貢獻率，通過機床的彈性機構(gòu)模型，比較理想狀態(tài)和預(yù)變形狀態(tài)對應(yīng)的運動副誤差，形成了機床導(dǎo)軌預(yù)變形參數(shù)設(shè)計方法。該方法以裝配特征模型為基礎(chǔ)，以多工況變形規(guī)律為依據(jù)，以提高機床裝配性能為核心，并試驗測量機床預(yù)變形裝配后