【摘要】：高性能復(fù)雜形狀零件在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。高性能復(fù)雜形狀零件的加工過程往往是一個并行與串行相結(jié)合的多源多工序加工過程。機(jī)床夾具偏差、零件誤差以及加工過程中的其他誤差,對高性能復(fù)雜形狀零件的加工質(zhì)量和效率影響很大,這些誤差在多工序加工過程中不斷傳遞、累積與耦合,形成了動態(tài)變化的加工誤差流。開展復(fù)雜形狀零件精密、高效的安裝與加工方法研究,已成為國內(nèi)外專家學(xué)者和工程技術(shù)人員關(guān)注的熱點之一。論文圍繞復(fù)雜形狀工件多工序加工過程中的誤差傳遞、建模與控制開展了研究,論文的成果和創(chuàng)新點如下:(1)基于誤差流概念,描述了復(fù)雜形狀零件多工序加工過程的誤差傳遞規(guī)律,分析了夾具誤差、關(guān)聯(lián)工序(步)誤差等誤差源對工件加工精度的影響機(jī)制,根據(jù)剛體空間運動的齊次變換法,構(gòu)建了多工序加工過程與齊次坐標(biāo)變換之間的映射關(guān)系,結(jié)合離散事件動態(tài)系統(tǒng)的特性及研究方法,提出并構(gòu)建了面向主動尋位與狀態(tài)記憶(Initiative Location and State Memory,ILSM)夾具系統(tǒng)的多工序加工誤差傳遞模型(Error Propogation Model for Multi-operation Machining bades on ILSM Fixturing System,EPMM ),并采用齊次變換和小誤差理論,建立了工件的初始安裝誤差,關(guān)聯(lián)工序之間的夾具誤差以及ILSM夾具系統(tǒng)的安裝誤差的幾何關(guān)系模型,通過誤差綜合推導(dǎo)出了 EPMM模型的詳細(xì)結(jié)構(gòu),并給出了相關(guān)系數(shù)矩陣的具體形式。該模型有效地描述了 ILSM夾具系統(tǒng)多工序加工誤差流影響,進(jìn)一步完善了誤差傳遞理論及其分析計算模型。(2)通過分析ILSM夾具系統(tǒng)中工件安裝誤差及其誤差源特性,從信息與控制的角度出發(fā),提出了一種基于主動尋位安裝的多工序加工誤差控制方法,探討了基于坐標(biāo)測量和基于影像測量的尋位信息獲取技術(shù),并根據(jù)最小二乘法求解出工件的初始安裝模型,根據(jù)夾具尋位信息建立了基于主動尋位安裝的多工序誤差控制模型(Error Control Model for Multi-operation Setup based on ILSM Fixturing System,ECMM )�；诖四Ｐ�,通過主動檢測ILSM夾具的實際形貌,構(gòu)建工序基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換幾何模型,以精確求解出工件在機(jī)床上的實際安裝位姿,實現(xiàn)了順應(yīng)夾具現(xiàn)實的加工,即通過對ILSM夾具參考基準(zhǔn)誤差及其組裝誤差的度量,進(jìn)一步提高了加工誤差的綜合判別能力和計算精度,并為精確控制加工誤差提供了理論依據(jù)。(3)基于多工序加工誤差控制方法及模型,針對位置精度要求很高,但缺乏理想或統(tǒng)一安裝基準(zhǔn)的回轉(zhuǎn)體零件在多工序加工中存在的技術(shù)瓶頸,提出了面向該類回轉(zhuǎn)體零件的主動尋位安裝工藝,通過主動尋位實現(xiàn)工件在初始夾具(Ⅰ類夾具)中的準(zhǔn)確定位,并形成工件夾具系統(tǒng),然后采用精密接口技術(shù)實現(xiàn)設(shè)計了 Ⅱ夾具,通過Ⅰ/Ⅱ類夾具之間的尋位接口,實現(xiàn)了工件夾具系統(tǒng)在機(jī)床上的快速安裝。(結(jié)合主動尋位安裝理論及工藝方法。)以導(dǎo)彈天線罩為對象,進(jìn)行了天線罩多工序安裝轉(zhuǎn)換位置誤差的分析,制定了天線罩多工序加工過程中的主動尋位安裝工藝,構(gòu)建了相應(yīng)的多工序誤差控制模型及其誤差敏感方向的工序精度分配,并研制了某型號導(dǎo)彈天線罩的主動尋位安裝系統(tǒng),為主動尋位安裝工藝及其多工序精度有效控制的工程應(yīng)用提供了技術(shù)支持。以上提出的相關(guān)理論研究成果及其多工序主動尋位安裝系統(tǒng),已進(jìn)行了大量的工程測試與相關(guān)應(yīng)用。工程測試與應(yīng)用結(jié)果表明,本文提出的復(fù)雜零件主動尋位方法及其精密加工關(guān)鍵技術(shù)的可行性和有效性,在保證復(fù)雜形狀零件的加工精度、大型缺乏理想或統(tǒng)一安裝基準(zhǔn)的回轉(zhuǎn)體工件的精確定位,提高其加工效率中發(fā)揮了重要作用。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH161.1
【圖文】：

美國麻省理工大學(xué)的Ｂｕｉｔｒａ等人［２２］采用了基于形狀記憶合金逡逑ｍｏｒｙＡｌｌｏｙ）的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使夾具通過變化的面接觸，適應(yīng)不同工件的幾何形技術(shù)的提出，較好地解決了復(fù)雜形狀工件的夾緊問題。不僅可以提高切削點集中、夾緊力過大的問題，而且更重要的是解決了轉(zhuǎn)換工序夾緊面的工準(zhǔn)零件封裝技術(shù)逡逑ａｙ邋Ｅ．Ｓａｒｍａ和Ｐａｕｌ邋Ｋ．Ｗｒｉｇｈｔ教授提出了無基準(zhǔn)零件封裝技術(shù)（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ邋Ｆｒｅｅｉｏｎ，簡稱ＲＦＰＥ）的工件安裝新概念。ＲＦＰＥ技術(shù)通過基準(zhǔn)自由工件的連續(xù)ＢＦ技術(shù)不同工序間的定位問題％。逡逑２表示了采用ＲＦＰＥ夾具加工的基本原理。首先依據(jù)定位元件或裝置，確定始位置，用填料包圍毛坯，形成規(guī)則的毛坯一填料實體，在機(jī)床上安裝初始工序的特征加工，如果需要進(jìn)行工序或安裝轉(zhuǎn)換時，通過補(bǔ)充填料，恢復(fù)實，即通過實體表面保留工件最初的位置信息，以作為新的安裝過程中工件實體復(fù)原后，根據(jù)需要，翻轉(zhuǎn)并重新在機(jī)床上安裝實體，完成新工序的特征，直至完成零件的全部加工，熔解填料取出完工的零件。逡逑

箱體邋定位模型邐填料逡逑圖１－３基于ＲＦＰＥ夾具的工件安裝示意逡逑１．２．３基于主動尋位與狀態(tài)記憶的工件安裝技術(shù)逡逑為了解決ＲＦＰＥ技術(shù)的不足，東華大學(xué)李蓓智教授等提出了一種主動尋位和狀態(tài)記憶逡逑（Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋Ｓｔａｔｅ邋Ｍｅｍｏｒｙ，邋ＩＬ＆ＳＭ）的工件安裝方法，并進(jìn)行了通用夾具系統(tǒng)的逡逑研制［４ＭＴ１。ＩＬ＆ＳＭ安裝技術(shù)通過采用規(guī)范的板塊，構(gòu)成易于拆卸的ＩＬ＆ＳＭ箱體，作為工逡逑件主動尋位和夾具在機(jī)床上定位的基準(zhǔn)；箱體板塊上裝有便于調(diào)節(jié)的尋位（定位）元件陣列，逡逑形成適合任意形狀工件的通用定位裝置，其固定后的位置，經(jīng)測量并由數(shù)據(jù)采集裝置輸入逡逑信息處理系統(tǒng)；工件通過尋位元件，確定其在箱體中的初始位置，注入填料后，形成ＩＬ＆ＳＭ逡逑初始實體。在機(jī)床上安裝好該實體后對工件進(jìn)行相應(yīng)工序的特征加工，如果需要進(jìn)行工序逡逑或安裝轉(zhuǎn)換

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2719936