在線測量與加工一體化系統(tǒng)研究.pdf

1、車身外觀造型和內飾設計，作為汽車設計不可缺少的一環(huán)，是新車開發(fā)的關鍵部分，為了驗證設計效果，必須制作1∶1的油泥仿真模型進行驗證，對不滿意的部位進行修改，然后再制作模型驗證，如此循環(huán)往復，直到最終外觀和內飾定型。傳統(tǒng)的油泥模型制作工藝，一般采用人工模板比對刮板技術和通過三坐標測量機(Three CoordinateMeasuring Machines，以下簡稱CMM)進行反復測量、修正，耗費大量的人工工時，使新車開發(fā)速度得到極大限制。<

2、br>　　隨著汽車工業(yè)不斷發(fā)展，車型更新?lián)Q代越來越快，以手工方式制作模型的工藝在時間和精度上越來越難滿足設計要求。近年來，國外一些企業(yè)（如美國TARUS，德國MORA，意大利CMS）針對這種需求，已經開發(fā)出多款集測量加工于一體的產品，在模型制作過程中將設計數(shù)模直接進行數(shù)控加工，替代現(xiàn)有的手工模板比對制作過程，可大大提高模型的制作工效和制造精度。該產品成功應用到福特，BMW，大眾，奔馳等汽車廠家。在此領域，我國還處于起步階段，本論文即是針

3、對這一市場需求，設計一款整合數(shù)控切削加工與在線測量的產品，滿足廣大汽車廠家的應用需求。
　　論文主要研究工作內容如下:
　　1.整體系統(tǒng)方案的制定。通過與客戶廠家充分的溝通和交流，了解他們的使用要求:該設備應具備的功能、精度指標、完成1∶1模型制作設備應達到的行程和時間周期。另外調研國外同類設備發(fā)展現(xiàn)狀，并結合國內的生產制作工藝水平，確定設備主機采用懸臂式結構，雙機雙導軌布局方式。控制系統(tǒng)采用LinuxCNC，一邊實現(xiàn)在線測

4、量和加工一體化控制。測量軟件采用RationDmis，加工編程軟件采用PowerMill，與行業(yè)標準接軌。
　　2.主機結構設計。對立柱和橫臂進行結構設計，并做有限元分析計算，然后根據(jù)分析結果修改結構設計，達到在重量和結構剛性的最優(yōu)化效果。文中還對精密傳動以及導向部件、Z軸重量平衡裝置、外罩防護系統(tǒng)以及銑削電主軸分度盤等結構進行了設計。
　　3.標定系統(tǒng)設計。首先進行理論研究，找到模型與標定系統(tǒng)、標定系統(tǒng)與刀具不同刀位之間的

5、位置關系。通過對比分析，確定標定系統(tǒng)發(fā)訊體采用電觸式原理，對發(fā)訊體結構設計，以及設計發(fā)訊體下端支撐調節(jié)機構。
　　4.在線測量與控制系統(tǒng)開發(fā)?？紤]到現(xiàn)在沒有一款控制器能同時滿足測量與加工一體化控制，通過調查研究決定采用LinuxCNC系統(tǒng)，利用其良好的可擴展性，將自動測量的相關功能融入到了整個加工軟件結構中，使在線測量與加工一體化成為可能。
　　5.樣機精度測試。查詢精度檢測評定標準，分別對主機進行測量精度和加工精度檢測。其

6、中測量精度有兩項指標:單軸定位精度（每間隔100mm取一個數(shù)，往復各采集3次）和測量示值誤差（用5個標準塊分7個方位，每個標準塊每個方位檢測3次，共105組數(shù)據(jù)）。加工精度有兩項指標:幾何精度（三軸直線度，三軸垂直度共6組數(shù)據(jù)）和樣件加工精度（銑削加工加工一個直徑200mm代木材質球，用百分尺測量球直徑，分3個方位測量，測量值與理論值200mm的最大誤差即為加工誤差）。
　　未來的發(fā)展可考慮:
　　(1)將主機設計為五軸聯(lián)動