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机床多体系统空间刚度场约束下的加工误差预测
【作者】 高羡明 洪军 甄宜超 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安710049 西安精雕软件科技有限公司 西安710119
【关键词】 数控机床 多体系统理论 误差预测 加工空间 工艺优化
【摘要】针对机床加工误差预测结果不连续的问题,提出了一种基于多体系统理论的机床加工空间连续误差预测方法。该方法结合多体系统运动学求解特点,将机床部件视作弹性体,利用低序体阵列和传递矩阵来描述机床部件之间的运动关系;基于刚度缩聚理论与最小二乘法原理,提取体单元移动载荷约束下的刚度缩聚模型;基于雅克比传递矩阵建立整机空间加工误差模型。结合切削工艺模拟方法,以某镗铣复合加工中心加工发动机壳体为例,对发动机壳体的立面、底面以及孔特征进行立铣、端铣、镗孔加工误差预测。基于复合工艺约束下的加工误差预测模型,对多种装夹角度下的发动机壳体加工误差进行了对比分析,结果表明,利用多体系统进行低序体阵列描述,有利于实现组合式加工误差求解,可用于机床的组合优化分析;结合切削工艺模拟的复合加工误差分析,以发动机壳体装夹角度为优化目标进行加工工艺优化设计,当转角为90°时,加工精度可提高35%。该方法能够有效地预测加工误差,进而支持机床的工艺优化设计。
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