高檔數(shù)控機床幾何誤差建模與參數(shù)溯源優(yōu)化技術及其應用.pdf

1、高檔數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的“工作母機”，其設計和加工能力直接影響制造業(yè)的發(fā)展。本文針對高檔數(shù)控機床整機方案設計中的精度分配設計，結合國家科技重大專項課題——高檔數(shù)控機床數(shù)字化設計關鍵技術與工具集研發(fā)及典型產(chǎn)品應用，研究了基于多體系統(tǒng)的數(shù)控機床幾何誤差建模方法、基于靈敏度分析的數(shù)控機床精度參數(shù)溯源方法和基于SPEA2+算法的數(shù)控機床精度分配優(yōu)化方法，開發(fā)了高檔數(shù)控機床精度分配設計與優(yōu)化系統(tǒng)，并在TGK46100高精臥式鏜床的精度分配設計

2、過程中進行應用驗證。
　　論文的組織結構為:
　　第一章概述了數(shù)控機床精度分配與優(yōu)化相關技術的背景和發(fā)展，綜述了國內外機床幾何誤差建模、精度參數(shù)溯源及精度分配優(yōu)化的研究現(xiàn)狀，指出了傳統(tǒng)機床精度設計方法存在的不足，闡述了本文研究的目的和意義，并給出論文的研究內容和組織結構。
　　第二章提出了基于多體系統(tǒng)的數(shù)控機床幾何誤差建模方法。詳細闡述了運用多體系統(tǒng)理論進行數(shù)控機床幾何誤差建模的基本原理和具體方法，通過對數(shù)控機床各部件

3、拓撲結構抽象化描述，并在該系統(tǒng)中建立廣義坐標系，用以表達實際情況中數(shù)控機床各部件誤差量之間的耦合關系，進而推導出數(shù)控機床兩相鄰體間相對運動的特征矩陣，建立數(shù)控機床的整機幾何誤差模型;最后以TGK46100高精臥式鏜床幾何誤差建模為例，對上述方法進行應用驗證。
　　第三章提出了基于靈敏度分析的數(shù)控機床精度參數(shù)溯源方法。針對高檔數(shù)控機床幾何誤差具體化、明確化的需求，運用直接矩陣微分法進行數(shù)控機床整機精度靈敏度分析，構建整機靈敏度模型;

4、根據(jù)具體試件加工過程中確定的數(shù)控機床各個誤差項的檢定值，計算數(shù)控機床各項幾何誤差的靈敏度系數(shù)，進而進行誤差溯源和精度初始分配;最后以TGK46100高精臥式鏜床精度參數(shù)溯源與精度分配為例，詳細闡述了上述方法的應用過程。
　　第四章提出了基于SPEA2+算法的數(shù)控機床精度分配優(yōu)化方法。定義了機床精度的成本、可靠性及穩(wěn)健指標，構建了數(shù)控機床的成本—幾何誤差、可靠性—幾何誤差及穩(wěn)健指標—幾何誤差的優(yōu)化模型;給出了SPEA2+算法的定義和

5、數(shù)學描述，以及運用SPEA2+算法對多目標優(yōu)化問題計算求解的具體步驟;最后以TGK46100高精臥式鏜床精度分配優(yōu)化為例，詳細闡述了基于SPEA2+算法的數(shù)控機床精度分配的優(yōu)化過程，驗證了方法的可行性與有效性。
　　第五章基于本文提出的理論和技術，結合國家科技重大專項課題，開發(fā)了高檔數(shù)控機床精度分配設計與優(yōu)化系統(tǒng)，應用于高檔數(shù)控機床整機方案設計中的精度分配設計與優(yōu)化過程，驗證了本文理論方法的可行性與實用性。
　　第六章總結本